Μία λεπτή διάταξη που θα μπορεί να λειτουργήσει σαν «ηλεκτρονικό δέρμα» ανέπτυξαν επιστήμονες από το Εργαστήριο Βιομιμητικών Συστημάτων του Εθνικού Πανεπιστημίου της Σεούλ. Η διάταξη αυτή είναι αρκετά φθηνή στην κατασκευή της και αρκετά ευαίσθητη, αφού έχει τη δυνατότητα να «νιώθει» ακόμη και μία σταγόνα νερού που θα πέσει πάνω της. Eτσι, σύμφωνα με τους ερευνητές από τη Νότια Κορέα πληροί όλες τις προϋποθέσεις για να ενσωματωθεί στο μέλλον σε ρομπότ, προσδίδοντάς τους την αίσθηση της αφής. Oπως επίσης και σε προσθετικά μέλη, ώστε ο άνθρωπος που τα χρησιμοποιεί να έχει τη δυνατότητα να «αισθάνεται» τα αντικείμενα που αγγίζει με αυτά. Oλες οι επινοήσεις του εργαστήριου ακολουθούν τη λογική της βιομιμητικής, δηλαδή προσπαθούν να αντιγράψουν τη δομή και τη λειτουργία φυσικών βιολογικών μοντέλων, με σκοπό να δημιουργήσουν νέες τεχνολογικές εφαρμογές. Στην περίπτωση του «δέρματος», οι επιστήμονες υιοθέτησαν το παράδειγμα των μικρολαχνών, μεμβρανών που φέρουν πολλά επιθηλιακά κύτταρα και οι οποίες καλύπτονται από μικροσκοπικά «τριχίδια».
Στο ανθρώπινο σώμα, επιθηλιακά κύτταρα με μικρολάχνες υπάρχουν μεταξύ άλλων στα αφτιά, τα νεφρά και τα έντερα, βοηθώντας στην απομάκρυνση της σκόνης ή την απορρόφηση ουσιών. Δημιουργώντας ένα ηλεκτρονικό ανάλογο των μεμβρανών, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ουσιαστικά μία διάταξη η οποία μπορεί να ανιχνεύσει ακόμη και μία μέλισσα που περπατά πάνω της. Το «ηλεκτρονικό δέρμα» είναι ένα λεπτό πλαστικό που, με τη βοήθεια της νανοτεχνολογίας, ενσωματώνει έναν τεράστιο αριθμό από αισθητήρες δύναμης απειροελάχιστου μεγέθους. Σε σύγκριση με άλλες ανάλογες διατάξεις, η σχεδίαση της μεμβράνης είναι εξαιρετικά απλή, αν και έχει πολύ μεγάλη ευαισθησία. Στην πραγματικότητα, το «δέρμα» αποτελείται από δύο στρώματα ακρυλικού. Ανάμεσα στα δύο στρώματα, βρίσκεται ένα εξαιρετικά λεπτό φύλλο, από το οποίο προεξέχει ένα «δάσος» από αμέτρητες νανοΐνες. Eχοντας τη μορφή τριχιδίων, οι νανοΐνες επικαλύπτονται από λευκόχρυσο και έχουν διάμετρο μόλις 100 δισεκατομμυριοστά του μέτρου, δηλαδή 600 φορές μικρότερη από τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας. Επιπλέον, το μήκος τους δεν ξεπερνά τα 1.000 δισεκατομμυριοστά του μέτρου.
Η αρχή λειτουργίας του «δέρματος» βασίζεται στο γεγονός ότι, όταν οι νανοΐνες προσεγγίζουν η μία την άλλη, επιτρέπουν να περάσει ηλεκτρικό ρεύμα ανάμεσα στα δύο στρώματα. Eτσι, λειτουργούν σαν μικρά ποτενσιόμετρα και, ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο παραμορφώνεται η διάταξή τους σε μία περιοχή, μεταβάλλεται τοπικά και η ένταση του ρεύματος. Κατά συνέπεια, όταν η μεμβράνη λυγίσει σε κάποιο σημείο, ή έρθει σε επαφή με κάποιο αντικείμενο, τα «τριχίδια» θα λειτουργήσουν σαν αισθητήρες που θα ανιχνεύσουν την αλλαγή, δημιουργώντας ένα ανάλογο ηλεκτρικό σήμα. Εκτός από τον υψηλό βαθμό ευαισθησίας, ο συγκεκριμένος τρόπος λειτουργίας εξασφαλίζει και μεγάλη διάρκεια ζωής στη μεμβράνη. Οπως υπολογίζουν οι επιστήμονες, κάθε περιοχή του «δέρματος» θα μπορεί να «αισθάνεται» την παραμικρή πίεση που του ασκείται έως και 10.000 φορές, πριν χρειαστεί να αντικατασταθεί. Επιπλέον, αντίθετα από ανάλογες διατάξεις που έχουν αναπτύξει άλλοι επιστήμονες, η διάταξη από το πανεπιστήμιο της Σεούλ έχει το επιπλέον πλεονέκτημα ότι μπορεί να ανιχνεύει τη μεταβολή της πίεσης από οποιαδήποτε κατεύθυνση. Ομως, όλα αυτά τα πλεονεκτήματα ίσως να μην είχαν πρακτική αξία αν το «δέρμα» δεν είχε και χαμηλό κόστος. Ωστόσο, οι επιστήμονες διαβεβαιώνουν ότι το «δέρμα» τους θα είναι αρκετά φθηνό, από τη στιγμή που η δομή του δεν είναι περίπλοκη και τα υλικά κατασκευής του παράγονται ήδη μαζικά για άλλες χρήσεις.
http://news.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_economy_2_25/08/2012_493382
Στο ανθρώπινο σώμα, επιθηλιακά κύτταρα με μικρολάχνες υπάρχουν μεταξύ άλλων στα αφτιά, τα νεφρά και τα έντερα, βοηθώντας στην απομάκρυνση της σκόνης ή την απορρόφηση ουσιών. Δημιουργώντας ένα ηλεκτρονικό ανάλογο των μεμβρανών, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ουσιαστικά μία διάταξη η οποία μπορεί να ανιχνεύσει ακόμη και μία μέλισσα που περπατά πάνω της. Το «ηλεκτρονικό δέρμα» είναι ένα λεπτό πλαστικό που, με τη βοήθεια της νανοτεχνολογίας, ενσωματώνει έναν τεράστιο αριθμό από αισθητήρες δύναμης απειροελάχιστου μεγέθους. Σε σύγκριση με άλλες ανάλογες διατάξεις, η σχεδίαση της μεμβράνης είναι εξαιρετικά απλή, αν και έχει πολύ μεγάλη ευαισθησία. Στην πραγματικότητα, το «δέρμα» αποτελείται από δύο στρώματα ακρυλικού. Ανάμεσα στα δύο στρώματα, βρίσκεται ένα εξαιρετικά λεπτό φύλλο, από το οποίο προεξέχει ένα «δάσος» από αμέτρητες νανοΐνες. Eχοντας τη μορφή τριχιδίων, οι νανοΐνες επικαλύπτονται από λευκόχρυσο και έχουν διάμετρο μόλις 100 δισεκατομμυριοστά του μέτρου, δηλαδή 600 φορές μικρότερη από τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας. Επιπλέον, το μήκος τους δεν ξεπερνά τα 1.000 δισεκατομμυριοστά του μέτρου.
Η αρχή λειτουργίας του «δέρματος» βασίζεται στο γεγονός ότι, όταν οι νανοΐνες προσεγγίζουν η μία την άλλη, επιτρέπουν να περάσει ηλεκτρικό ρεύμα ανάμεσα στα δύο στρώματα. Eτσι, λειτουργούν σαν μικρά ποτενσιόμετρα και, ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο παραμορφώνεται η διάταξή τους σε μία περιοχή, μεταβάλλεται τοπικά και η ένταση του ρεύματος. Κατά συνέπεια, όταν η μεμβράνη λυγίσει σε κάποιο σημείο, ή έρθει σε επαφή με κάποιο αντικείμενο, τα «τριχίδια» θα λειτουργήσουν σαν αισθητήρες που θα ανιχνεύσουν την αλλαγή, δημιουργώντας ένα ανάλογο ηλεκτρικό σήμα. Εκτός από τον υψηλό βαθμό ευαισθησίας, ο συγκεκριμένος τρόπος λειτουργίας εξασφαλίζει και μεγάλη διάρκεια ζωής στη μεμβράνη. Οπως υπολογίζουν οι επιστήμονες, κάθε περιοχή του «δέρματος» θα μπορεί να «αισθάνεται» την παραμικρή πίεση που του ασκείται έως και 10.000 φορές, πριν χρειαστεί να αντικατασταθεί. Επιπλέον, αντίθετα από ανάλογες διατάξεις που έχουν αναπτύξει άλλοι επιστήμονες, η διάταξη από το πανεπιστήμιο της Σεούλ έχει το επιπλέον πλεονέκτημα ότι μπορεί να ανιχνεύει τη μεταβολή της πίεσης από οποιαδήποτε κατεύθυνση. Ομως, όλα αυτά τα πλεονεκτήματα ίσως να μην είχαν πρακτική αξία αν το «δέρμα» δεν είχε και χαμηλό κόστος. Ωστόσο, οι επιστήμονες διαβεβαιώνουν ότι το «δέρμα» τους θα είναι αρκετά φθηνό, από τη στιγμή που η δομή του δεν είναι περίπλοκη και τα υλικά κατασκευής του παράγονται ήδη μαζικά για άλλες χρήσεις.
http://news.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_economy_2_25/08/2012_493382
No comments :
Post a Comment