Кожа — не только защитный барьер для внутренних органов, но и ценный инструмент нервной системы для восприятия внешнего мира. Люди, перенёсшие тяжёлые ожоги, ампутации или другие травмы, утрачивают осязание и теряют тактильную чувствительность. Группа исследователей из Стэнфордского университета создала «электронную кожу», имитирующую настоящую. Эта технология может помочь восстановить тактильные ощущения людям, утратившим осязание.

Источник изображений: Stanford University

«Электронная кожа» похожа на сверхтонкую наклейку. Один лист прозрачной плёнки состоит из гибкой интегральной микросхемы с 5-вольтовым питанием. Трёхслойная структура «электронной кожи» является диэлектрической, каждый слой содержит органические наноструктуры, которые могут быть спроектированы индивидуально для восприятия различных сенсорных сигналов: в то время как один может определять температуру, другой помогает пользователю ощущать давление. Каждый слой имеет толщину менее микрона. Для повышения долговечности «электронная кожа» крепится на гибкую подложку, толщина которой сопоставима с толщиной внешнего слоя человеческой кожи.

В эксперименте на лабораторных крысах исследователи стимулировали «электронную кожу», используя компьютер для наблюдения за нервными реакциями. Применение давления или тепла к коже вызывало ответную реакцию в виде подёргивания конечностей и возбуждение нервов, доказав, что технология на самом деле обеспечивает осязание. «Электронную кожу» можно многократно сгибать и растягивать, не разрывая и не боясь повредить.

«Электронная кожа» может когда-нибудь вернуть сенсорные способности людям с утраченным осязанием. Её также можно интегрировать в протезы, что повысило бы мобильность пользователя и позволило чувствовать обратную тактильную связь. К сожалению, «электронная кожа» сделана из органических материалов и в настоящее время обладает малым сроком службы. Кроме того, пока она способна улавливать только колебания давления и температуры, так что учёным ещё предстоит много работы.

Хотя продукция Tesla на некоторых рынках и относится по формальным признакам к премиальному сегменту, качество сборки и дизайн интерьера этих машин явно уступает изделиям большинства «старожилов» рынка. Исправить это упущение готов сам главный дизайнер Tesla Франц фон Хольцхаузен (Franz von Holzhausen), разработавший силами своей личной фирмы экологичный аналог кожи для отделки салона электромобилей.

Источник изображения: Electrek

В основе высокотехнологичного материала, как поясняет Electrek, лежит бамбуковое волокно — самый быстро восстанавливаемый вид органического сырья, определяющий 83 % состава. Материал с символичным названием Banbu не только по мягкости похож на кожу ягнёнка, но и весит гораздо меньше коровьей, а для электромобиля это важный критерий. Клиентам будут предложены на выбор четыре цвета материала, которые можно сочетать в любой комбинации. Непосредственно перетяжкой салона электромобилей будет заниматься ателье Unplugged Performance, которое имеет опыт подобной работы.

Источник изображения: Electrek

Перешивка салона электромобилей Tesla Model S, Model X, Model 3 и Model Y оценивается основателем компании Franz von Holzhausen в сумму от $29 995 и выше, американские клиенты уже могут оформлять предварительные заказы, а европейским услуга будет доступна лишь в следующем году. В дальнейшем опция появится и для владельцев Cybertruck и Roadster второго поколения. Поскольку шеф-дизайнер Tesla непосредственно причастен к разработке интерьеров серийных электромобилей по основному месту работы, его собственная компания с адаптацией люксового варианта салона должна справляться без особых проблем. Компаньоном фон Хольцхаузена является его супруга Вики.

Человекоподобные роботы стали на шаг ближе — японские учёные научились наращивать кожу из живых человеческих клеток на неживые поверхности. Искусственно выращенная кожа сохраняет главную функцию — служить защитой для организма, даже если это роботизированный механизм. Она отталкивает воду и самостоятельно заживляет повреждения, а также делает робота больше похожим на человека, что может как облегчить роботам войти в нашу жизнь, так и напугать.

Источник изображения: Matter

«Извлечённый прямо из культуральной среды палец выглядит слегка "потным", — говорит первый автор работы Шоджи Такеучи (Shoji Takeuchi), профессор Токийского университета. — Поскольку палец приводится в движение электромотором, интересно слышать щёлкающие звуки мотора в сочетании с пальцем, который выглядит совсем как настоящий».

Считается, что внешний человекоподобный вид может повысить эффективность общения с роботами и вызвать симпатию. Силиконовая кожа не поможет добиться эффекта «полного погружения» — у неё не такая текстура и это будет ощущаться при прямом контакте. Также были провалы при предыдущих попытках вырастить живую кожную ткань для покрытия роботов — обнаружились проблемы при покрытии мест частых изгибов и неровностей. Всё это заставило учёных разработать технологию наращивания кожи из живых клеток человека на неживые поверхности.

На первом этапе учёные поместили роботизированный палец в цилиндр, куда предварительно залили смесь коллагена и человеческих дермальных фибробластов — двух основных компонентов, из которых состоят соединительные ткани кожи. Смесь из белков и живых клеток стала своего рода грунтовкой, поверхность которой учёные заселили клетками эпидермиса — живой поверхностной тканью, придающей коже водоотталкивающие свойства и способность заживлять раны.

Наращенная кожа обладала достаточной прочностью и эластичностью, чтобы выдерживать динамические движения, когда палец робота сгибался и разгибался. Внешний слой был достаточно толстым, чтобы его можно было поднять пинцетом (в среднем толще 2 мм), и отталкивал воду, что даёт различные преимущества при выполнении конкретных задач, таких как работа с электростатически заряженным крошечным пенополистиролом — материалом, часто используемым в упаковке. При ранениях созданная кожа могла даже самовосстанавливаться, как у людей, с помощью коллагеновой повязки, которая постепенно превращалась в кожу и выдерживала повторяющиеся движения суставов.

«Мы удивлены тем, насколько хорошо кожная ткань прилегает к поверхности робота, — говорят авторы работы, которая была опубликована в журнале Matter. — Но эта работа — лишь первый шаг к созданию роботов, покрытых живой кожей». Созданная кожа намного слабее натуральной и не может долго существовать без постоянного поступления питательных веществ и удаления отходов. Поэтому на следующем этапе учёные планируют решить эти проблемы и встроить в кожу более сложные функциональные структуры: сенсорные нейроны, волосяные фолликулы, ногти и потовые железы.

Кожа человека служит как защитой для организма, так и источником информации от тактильных ощущений. Учёные давно пытаются создать электронную версию кожи, что найдёт широчайшее применение в робототехнике и в протезировании. Свой и довольно необычный вариант электронной «кожи» представили немецкие учёные, посвятив этой работе статью в престижном журнале Nature Communications.

Источник изображения: Research Group Prof. Dr. Oliver G. Schmidt

Чтобы придать искусственной коже чувствительность в широком спектре воздействий от температурного до тактильного и силы давления, учёные «утыкали» её крошечными волосками. Каждый волосок утопает в эластичной основе «кожи», а на конце под ней удерживает крошечный магнит в виде луковицы.

Вокруг каждой магнитной луковицы создаётся объёмный датчик магнитного поля, который фиксирует перемещение микромагнита на кончике волоска во всём объёме его перемещения. Тем самым электронная схема датчика, точнее — всего массива датчиков — точно определяет место прикосновения, направление движения касания, его силу и другие особенности прикосновения (на сайте университета есть несколько видеороликов).

Но придумать датчики касания — это одно, а разработать технологию массового производства подобной «кожи» — это другое. Как утверждают исследователи из Технического университета Кемница и Института исследований твердого тела и материалов им. Лейбница в Дрездене, которые придумали датчики-волоски, предложенная ими технология производства массивов магнитных датчиков хорошо масштабируется до массовой и даже для изготовления в рулонах. Заготовки для будущих объёмных магнитных ячеек печатаются на плоской поверхности и затем как оригами собираются в 3D-структуры.