'E-Çerm' Ku Çermê Biyolojîkî û Karên Wê Dişibînin

Vedîtina celebek nû ya "çermek elektronîkî" ya nermik, xwe-xweşker û bi tevahî vezîvirandinê di çavdêriya tenduristî, robotîk, protez û amûrên bijîjkî yên çêtir de sepanên berfireh heye.

Lêkolînek di çapemeniyê de Pêşdebirina zanistî çermek elektronîkî ya nû (an jî bi tenê e-çerm) nîşan dide ku xwedan gelek taybetmendî ye, di nav de nermbûn, xwe-samankirin û vezîvirandina tam dema ku bi mirovan re were berhev kirin. çerm¹.Çerm, organa me ya herî mezin, dema ku ji derve tê dîtin, paldanka goşt e. Çermê me organek pir jêhatî ye ku wekî mertalek bê av, îzolekirinê tevdigere û laşê me ji cûrbecûr xetereyên derveyî an faktorên wekî zerarê dide rojê diparêze. Hin ji fonksiyonên çerm rêzkirina germahiya laş, parastina laş ji wergirtina maddeyên jehrîn û her weha derxistina madeyên jehrîn (li gel xwêdanê), piştgiriya mekanîkî û immunolojîk û hilberîna girîng e. vitamin D ku ji bo hestiyên me pir girîng e. Çerm di heman demê de senzorek mezin e ku xwedan nervan e ku tavilê bi mejî re têkilî daynin.

Lêkolînerên li çaraliyê cîhanê li ser pêşxistina celeb û mezinahiyên cûda yên 'wearable' dixebitin e-çerm' bi mebesta hewldana teqlîdkirinê biyolojîk çerm û fonksiyonên wê yên cihêreng. Ji bo entegrasyona bêkêmasî bi çermê mirovî yê nerm û xêzkirî re pêdivîyek xurt bi amûrên maqûl û dirêjkirî heye. Nanoscale (10^-9m) materyal dikarin pirrengiya mekanîkî û elektrîkî ya pêwîst peyda bikin û li şûna silicona hişk a ku bi gelemperî berê hatî bikar anîn vedigirin. Tîma bi serokatiya Dr. Jianliang Xiao li zanîngeha Colorado, Boulder, DYE, bi serfirazî çermek elektronîkî ya çêkirî (e-çerm) bi armanca wergerandina pêwendiya hestiyar a çermê mirovan li ser robot û protezan pêşxist. Ev hewldan ji bo wê yekê ye ku di pêşerojê de teknolojiyek "wearable" hebe ku dê di warên bijîjkî, zanistî û endezyariyê de xwedî potansiyel û nirxek mezin be.

E-çerm: xwe bi xwe sax dike û vedigere

E-çerm maddeyek zirav û şefaf e ku a roman cureyê tora polîmera dînamîkî ya bi kovalentî ve girêdayî ye, ku jê re polîmînîn tê gotin, ku ji bo baştirkirina hêza mekanîkî, îstîqrara kîmyewî û gihandina elektrîkê bi nanoparçeyên zîv ve hatî girêdan. Di vê çermê elektronîkî de senzorên ku tê de hatine bicîh kirin jî hene ku zext, germahî, nembûn û herikîna hewayê bipîve. Ev e-çerm balkêş tê hesibandin ji ber ku ew bi gelek taybetmendiyan ve girêdayî ye ku ew ji çermê mirovî pir nêzîktir dike. Ew pir nermik e û dikare bi hêsanî li ser rûberên kelandî were danîn (mînak dest û lingên mirov, destên robotîk) bi sepandina germa nerm û zextê li ser wê bêyî ku zextên zêde bike. Ew xwedan taybetmendiyên xwe-paqijkirinê yên ecêb e ku li ser her qutbûn an zirara ku ji hêla rewşek derveyî ve hatî çêkirin, e-çerm girêdanên kîmyewî yên di navbera her du aliyên veqetandî de ji nû ve diafirîne û matrixê ji bo fonksiyona wê ya rast sererast dike û vedigere rewşa xweya girêdana xweya bingehîn.

Ger ev çermê elektronîk ji ber her şert û mercî neyê bikar anîn, ew dikare bi tevahî were vezîvirandin û veguhezîne e-çermek nû ya nû, bi danîna wê di nav çareyek vezîvirandinê ya ku materyalê çermê elektronîkî yê heyî "livî dike" û vediguherîne " nû” e-çerm. Ev çareseriya vezîvirandinê - tevliheviyek ji sê pêkhateyên kîmyewî yên bazirganî yên di etanolê de - polîmeran xirab dike û nanoparçeyên zîv li binê çareseriyê dadiqurtîne. Van polîmerên xerabûyî dikarin ji nû ve werin bikar anîn da ku e-çermek nû ya fonksiyonel çêbikin. Ev xwe-samankirin û vezîvirandina ku di germahiya odeyê de tête peyda kirin ji girêdana kîmyewî ya polîmera hatî bikar anîn ve girêdayî ye. Feydeya tora polîmerîk a polîmînînê ev e ku berevajî pir materyalên termostatê yên kevneşopî yên ku ji ber girêdanên nevegerandî yên di nav torên wan ên polîmerî yên xaç-girêdayî de ne dikarin werin veguheztin û ji nû ve werin vegerandin û vegerandin ev e. Ev ji çermê mirovan bixwe bihêztir e û ew dikare ji şûna ku jê re zêdekirinek jê re were bikar anîn. Di heman demê de destdanek xweş e û hema hema mîna çermê rastîn hîs dike ku dibe ku di pêşerojê de, wekî amûrên elektronîkî, wê wekî amûrek vegirtinê bike.

Taybetmendiyên ekolojîk-dostane û bi lêçûn ên kêm ên çermê elektrîkî hatine silav kirin û e-çermek wusa dikare bermahiyên elektronîkî û bandora jîngehê pir kêm bike û dikare di nav hilberîneran de li deverên cihêreng pir bikêr û populer be. Her çend dibe ku di vê gavê de pir dûr xuya bike jî, ev teknolojiya ji nû ve bikar anînê dikare bi heman rengî li ser tiştên elektronîkî yên kevn jî were sepandin. Di rastiyê de, şopînerên fitnessê yên roja nûjen û çavdêrên tenduristiyê yên ku carekê zirarê dîtine li çiyayê mezin ê pirsgirêkên têkildar ên hawîrdorê yên tevlihevkirina e-beravê zêde dikin. Çermê elektronîk dikare li dora stûyê me an li ser destikên me were danîn û ev dikarin mîna cil û bergên maqûl an tattooyên demkî bin û gava ku zirarê bibînin ew dikarin werin vegerandin û ji nû ve werin bikar anîn. Ji ber ku e-çerm maqûl e, ew dikare were rijandin û çikandin û dikare li gorî xwerû were çêkirin. Teknolojî rê li ber aqilmendan vedike robot ku tê de çermek elektronîkî ya wusa xweş û rehet dikare li laşê robotek an endamek çêkirî were pêçandin. Ji bo berfirehtir, destek an lingek protez a ku di vê çermê elektronîkî de hatî pêçandin dikare bihêle ku xwedan bersivê bide guhertinên germahî û zextê ji ber gelek senzorên ku di nav de ne. Dest û lingên robotîk ên ku bi e-çermek wusa ve hatine bicîh kirin dikarin robotan li hember mirovan bi nermî tevbigerin û bêtir ewledar û pêbawer bin. Mînakî, çermê elektronîkî dikare bi taybetî li robotek ku pitikek an pîrek nazik digire were saz kirin û bi vî rengî robot dê zêde hêzê nexebitîne. Serlêdanek din a e-çerm dikare potansiyel li hawîrdorên xeternak an karên xeternak be. Hêjayî gotinê ye ku ev teknolojî dikare bi bişkokên virtual, kontrol an deriyan ve were bikar anîn ku dê her operasyonek bêyî danûstendina laşî ya mirovî bike, mînakî di pîşesaziya teqemeniyan an xetên din ên xeternak de, û bi vî rengî ev e-çerm dibe ku şansê kêm bike. ji her zirara mirovî.

Zêdekirina pêşandanê li e-skin

Tîmek lêkolînerên li Zanîngeha Tokyo di van demên dawî de dîmenek zêde kirine²(micro-LED) heta pêçikên çermê elektronîkî yên bi şêwaza arîkariya bandê ya pir tenik, ji bo ku nîşanên cihêreng ên çavdêriya tenduristiyê di wextê rast de werin xuyang kirin (mînak pîvandina asta glukozê di mirovên bi şekir de an jî forma pêlê ya elektrokardiograma dil nexweş). Van paçên xwedan têlek dirêjkirî ne û bi vî rengî dikarin li ser bingeha tevgera xwedan berbi 45 ji sedî biqelînin an dirêj bibin. Vana di van demên dawî de xwedan sêwirana herî maqûl û domdar têne hesibandin. Dirêjbûna domdar a hucreyên çermê mirovan dikare were vê wateyê ku dibe ku piçek piştî çend rojan biqelişe lê ev dikare were xebitandin.

Vê lêkolînê, ku ji hêla Profesor Takao Someya ve hatî rêve kirin, diyar dike ku pêşandanek weha dikare di dawiyê de were bikar anîn da ku xwendin û ragihandina agahdariya bijîjkî bi rengek bêkêmasî û hêsan ne tenê ji bo nexweşan lê di heman demê de ji bo endamên malbatê, lênêrînker û pisporên tenduristiyê an bi kesane an jî heya. ji dûr ve. Dê peyaman jî werbigire. Lekolînwan armanc dikin ku pêbaweriya patchê bêtir baştir bikin, wê lêçûnek bikêrtir bikin û her weha hilberîna wê ji bo gihîştinek berfireh li çaraliyê cîhanê zêde bikin. Armanca wan ew e ku heya dawiya sala 2020-an vê cîhazê bidin bazarê.

Pevçûnên li pêş

Pêşveçûna e-çerm lêkolînek nûjenek pir balkêş e, lêbelê, yek ji taybetmendiyên bingehîn ên me - nermbûn û şiyana dirêjkirinê - hîna ji hêla e-çermê ve bi serfirazî nehatiye bidestxistin. Çermê elektronîk nerm e lê ne bi qasî çermê mirovan dirêj e. Li gorî nivîskaran, wekî ku xuya dike, materyal jî pir bi hêsanî nayê dubare kirin. Kêmkirinek sivik di performansa hestiyariyê ya giştî de di amûrek e-çerm a ji nû ve vegerandin / vezîvirandin de li gorî modulek nû hate dîtin, ev pêdivî ye ku bi lêkolînên din re bi tevahî were çareser kirin. Zeviyên magnetîkî yên ku ji hêla çermên elektronîkî ve têne bikar anîn jî pir zêde ne û hewce ne ku bêne kêm kirin. Heya nuha amûr ji çavkaniyek derveyî tê hêzdar kirin ku pir nepratîk e, lê pêdivî ye ku meriv di şûna wê de bataryayên piçûk ên dakêşandî hebin ku amûrê bi hêz bikin. Dr.Xiao û ekîba wî dixwazin vê hilberê safî bikin û çareseriya pîvandinê baştir bikin da ku bi kêmî ve astengiyên aborî werin derbas kirin û ev e-çerm hêsantir be ku were çêkirin û li ser robotan an protez an amûrên bijîjkî an tiştek din were danîn.

***

Çavkaniya

1. Zou Z et al. 2018. Çermê elektronîkî ya ku ji nû ve vegerandin, bi tevahî vezîvirandin, û çêrker ve tê çalak kirin ji hêla nanokompozîta termoset a dînamîkî ya kovalent ve. Pêşdebirina zanistî. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaq0508

2. Someya T. 2018. Şopandina Tenduristî ya Berdewam Bi Sensorên Ser-Çermê Ultraflexible. Sempozyûma Civîna Salane ya AAAS, Austin, Texas, 17 Sibat 2018. https://aaas.confex.com/aaas/2018/meetingapp.cgi/Paper/20827

3. Yokota T. û yên din. Çermê fotonîk ê organîk ê ultranerm. PÊŞKETINÊN ZANISTÊ. 15 Nîsan 2016. Cild 2, Hejmar 4. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1501856

***