Vědci z University of Minnesota vyvinuli postup umožňující pomocí 3D tisku vytvořit elastický materiál, který obsahuje velké množství senzorů.

Nabízí celou řadu revolučních využití od umělé kůže pro roboty, jimž tak umožní lépe vnímat okolní prostředí, přes elektronická zařízení natištěná přímo na lidské kůži až po protézy, které budou cítit dotek jako skutečné končetiny.

"Elastická látka se senzory z naší laboratoře například může být na povrchu chirurgických robotů," uvedl pro server Phys.org vedoucí vývojového týmu Michael McAlpine. "Operatér tak povede nástroj ještě citlivěji, než když jej kontroluje pouze kamerami jako doposud. Zákroky tak budou ještě méně invazivní než při současných laparoskopických operacích."

"Jiní roboti s touto umělou kůží budou lépe zvládat chůzi, manipulaci s předměty i další interakce s okolím. Jiný typ tohoto materiálu vybavený fotočlánky nebo termočlánky zase umožní robotům a dalším zařízením získávat energii přímo ze svého povrchu," doplnil.

Další možnost využití této metody je tisk elektronických zařízení přímo na lidskou kůži.

Půjde tak například monitorovat zdravotní stav osob s chronickým onemocněním, nebo osob vykonávajících rizikové činnosti a povolání, například astronautů, vojáků, hasičů, potápěčů, obsluhy jaderných zařízení nebo chemických provozů a podobně. Jiné obvody vytištěné přímo na kůži zase zjistí stav prostředí, v němž se tito lidé nacházejí, například přítomnost chemických bojových látek na bojištích.

"Naše technologie už umí vytvořit obvod schopný snímat tep v reálném čase," říká Michael McAlpine. "Vytvořili jsme model ruky, která tep nahmatá. Možnosti využití jsou ale prakticky neomezené, otevírá se tak mimo jiné i cesta k nové generaci zařízení typu wearables – tzv. nositelné nebo oblékací elektroniky."

Tým Michaela McAlpineho na University of Minnesota pro tisk citlivé umělé kůže vyvinul speciální multifunkční 3D tiskárnu se čtyřmi tryskami, z nichž každá pracuje s jiným "inkoustem" s potřebnými elektrickými vlastnostmi. Jedna z trysek přitom vytváří dočasné podpůrné vrstvy určující prostorové uspořádání vrstev. Tato pomocná vrstva se po dokončení procesu odstraní smytím.

Tisk přímo na kůži je umožněn tím, že tiskárna pracuje s "inkousty" při běžné pokojové teplotě, zatímco při klasickém 3D tisku se používají roztavené hmoty, které jsou příliš horké pro aplikaci na lidskou kůži a příliš tuhé na to, aby mohly být na jakémkoliv elastickém materiálu. Zařízení zatím umí vytvořit jen elektrody a jednoduché snímače, dalším cílem laboratoře proto je tisknout elastické polovodičové prvky a složitější obvody.

"Nejlepší na naší metodě je, že jsme ji připravili přímo pro praktické využití," konstatuje Michael McAlpino. "Zatímco obvykle mezi zveřejněním výzkumné práce a praktickým využitím uplynou roky, 3D tiskárna z naší laboratoře je k dispozici už teď."

Související