Haber: Furkan GÖREGEN
Hiç düşündük mü? Derimiz
olmasaydı nasıl olurdu? Deri, sadece organlar için koruyucu bir kabuk değil, dış
uyarıcılar veya sıcaklık hakkında bilgi veren bir hayatta kalma sinyal sistemi
veya hava durumunu bildiren bir meteorolojik gözlemevidir. Deri boyunca sıkıca
paketlenmiş dokunsal reseptörler, sıcaklığı veya mekanik uyaranları (dokunma
veya kıstırma gibi) hisseder ve bunları beyne giden elektrik sinyallerine
dönüştürür.
Yapay derilerde veya insan
benzeri robotlarda kullanılmak üzere geliştirilen elektronik derinin zorluğu,
sıcaklıkları ve hareketleri insan cildinin onları olabildiğince hissetmesini
sağlamaktır. Bugüne kadar hareketi veya sıcaklığı ayrı ayrı algılayabilen elektronik
kaplamalar mevcut, ancak hiçbiri her ikisini de insan cildi gibi aynı anda
tanıyamıyor.
POSTECH (Pohang University of
Science and Technology) profesörü Unyong Jeong ve Malzeme Bilimi ve
Mühendisliği Bölümü'nden Dr. Insang You ve Stanford Üniversitesi'nden Profesör
Zhenan Bao'dan oluşan ortak bir araştırma ekibi, aynı anda sıcaklık ve mekanik
uyarımı ölçebilen multimodal iyon-elektronik cildi geliştirdi. Science
dergisinin 20 Kasım sayısında yayınlanan araştırma bulguları, iyon
iletkenlerinin özel özelliklerini uygulayarak çok basit yapılar oluşturarak
karakterize ediliyor.
İnsan derisinde, sıcak veya soğuk
sıcaklıkların yanı sıra kıstırma, bükülme veya itme gibi diğer dokunsal hisleri
algılayabilen çeşitli dokunsal reseptörler vardır. Bu reseptörler aracılığıyla
insanlar, mekanik uyaranlar ile sıcaklığı ayırt edebilirler. Bugüne kadar
üretilen geleneksel elektronik deri, cilde mekanik uyaranlar uygulandığında
sıcaklığı ölçmede büyük hatalar yaşama sorununa sahipti.
İnsan cildi serbestçe gerilebilir
ancak elektrolitlerle dolu olduğu için kırılmaz, bu nedenle ortak araştırma
ekibi, geliştirdikleri yeni elektronik cildin sensörünü bunları kullanarak
yaptı. Elektrolit içeren iyon iletken malzemenin ölçüm frekansına göre farklı
ölçülebilir özelliklere sahip olabilmesinden de yararlandılar. Yeni bulgunun
temelinde, aynı anda dokunsal bir hissi ve sıcaklığı ölçebilen çok işlevli bir
yapay reseptör oluşturuldu.
Ek olarak, araştırma ekibi,
yalnızca iyon iletkenlerindeki sıcaklıklara ve yalnızca mekanik uyaranlara
yanıt veren değişkenlere, yanıt veren değişkenler (yük gevşeme süresi ve
normalleştirilmiş kapasitans) türetmiştir. Değişkenlerin çıktıları yalnızca iki
ölçüm frekansında ölçülerek elde edilebilir. İyonların polarizasyonunun
kaybolması için geçen süre olan şarj gevşeme süresi, sıcaklığı ölçebilir ve
hareketlere yanıt vermez ve normalleştirilmiş kapasitans, sıcaklığa yanıt
vermeden hareketleri ölçebilir.
Basit bir
elektrot-elektrolit-elektrot yapısına sahip bu yapay reseptör, büyük bir
ticarileştirme potansiyeline sahiptir ve uygulanan nesnenin sıcaklığının yanı
sıra sıkıştırma, kıstırma, yayma ve bükme gibi harici uyaranlar üzerindeki yön
veya gerilme profilini doğru bir şekilde ölçer.
Serbestçe gerilebilen veya
değiştirilebilen ancak aynı zamanda sıcaklığı da algılayabilen multimodal
iyon-elektronik cildin, giyilebilir sıcaklık sensörlerinde veya insan benzeri
robotlar için robot kaplamalarında uygulanabilir olması bekleniyor.
Makalenin ilk yazarı, POSTECH (Pohang University of Science and
Technology) 'ten Dr. Insang You, "İşaret parmağı elektronik bir cilde
dokunduğunda, elektronik cilt teması bir sıcaklık değişimi olarak algılar ve
bir parmak cildi ittiğinde temas alanının arka kısmı gerilir ve onu hareket
olarak tanır," ifadelerini kullandı. "Bu mekanizmanın, gerçek insan
cildinin sıcaklık ve hareket gibi farklı uyaranları tanımasının yollarından
biri olduğundan şüpheleniyorum."
POSTECH (Pohang University of
Science and Technology) 'ten Profesör Unyong Jeong ve ilgili yazar, yapılan çalışma
ile alakalı "Bu çalışma, elektrolitler kullanılarak multimodal elektronik
cilt araştırması için kapıyı açmanın ilk adımıdır" dedi. "Bu
araştırmanın nihai amacı, insan dokunsal reseptörlerini ve nörotransmiterleri
simüle eden yapay iyon-elektronik cilt yaratmaktır; bu, hastalık veya kazalar
nedeniyle dokunma hissini kaybetmiş hastalarda dokunma hissini geri kazanmaya
yardımcı olacaktır."
Araştırma, Global Frontier Projesi ve Bilim ve BİT Bakanlığı Kariyer Ortası Araştırmacı Programı ve Kore Ticaret, Sanayi ve Enerji Bakanlığı Endüstriyel Stratejik Teknoloji Geliştirme Programı desteği ile gerçekleştirildi.
KAYNAKÇA: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201124101021.htm
Kayıtlar
0 Yorumlar