Stanford profesörü Zhenan Bao ve ekibi, yaralandığında kendini tanıyabilen ve birbiriyle hizalanabilen çok katmanlı, kendi kendini iyileştiren sentetik elektronik bir deri icat etti. Zarar görmüş veya zedelenmiş sentetik deri, iyileşme sürecinde çalışmaya devam da edebiliyor. Yeni deri gerçeği taklit ederek robotların insan gibi hissetmesini hedefliyor. Terminatör’e bir adım
Bu gelişme, insan benzeri dokunma duyusuna sahip, kendi kendini iyileştiren sentetik malzemelerle sarılmış yeni bir robot ve protez çağının habercisi olarak nitelendiriliyor. Stanford Üniversitesi‘nde doktora adayı olan Chris Cooper, doktora sonrası araştırmacı Sam Root ile birlikte Science dergisinde bu devrimsel gelişmeyi yayınladı. Cooper yaptığı açıklamada, “İyileşme sırasında otomatik olarak yeniden hizalanan çok katmanlı, ince film sensörünün ilk gösterimi olduğuna inandığımız şeyi başardık. Bu, iyileşme sürecinde doğru bir şekilde yeniden bir araya gelen birden fazla katmana sahip insan derisini taklit etmeye yönelik kritik bir adım.” ifadelerini kullandı. Katmanlama, cildin birçok özelliğini taklit etmek için kritik önem taşıyor. Araştırmacılar geliştirilen sentetik deriyi “delerseniz, keserseniz ya da dilimlerseniz, her katman kendi içinde seçici olarak iyileşerek genel işlevini geri kazanacaktır” diyor. Süreç tıpkı gerçek deride olduğu gibi işliyor.
Stanford Üniversitesi’nden Profesör Zhenan Bao liderliğindeki ekip, her biri bir mikron kadar ince, belki de daha az, ayrı ayrı işlevsel katmanlara sahip çok katmanlı sentetik deri oluşturabileceğini söylüyor. Öyle ki, 10 ya da daha fazla katmandan oluşan bir yığın bir kağıttan daha kalın değil. Root, “Bir katman basıncı, bir diğeri sıcaklığı ve bir diğeri de gerilimi algılayabilir” diyor. Farklı katmanların malzemesi termal, mekanik veya elektriksel değişiklikleri algılayacak şekilde tasarlanabilir.
Yeni yaklaşım ile 24 saatte iyileşme
Profesör Bao, 2012 yılında Nature Nanotechnology’de ilk çok katmanlı kendi kendini iyileştiren sentetik elektronik deri çalışmasını yayınlamıştı. Şu anki çalışmalarını farklı kılan şey, katmanların iyileşme sürecinde kendi kendilerini tanımaları ve benzer katmanlarla hizalanmaları, iyileşirken işlevselliği katman katman geri kazanabilmeleri. Mevcut kendi kendini iyileştiren sentetik derilerin insanlar tarafından manuel olarak yeniden hizalanması gerekiyor. Katmanlardaki hafif bir yanlış hizalama bile işlevsel iyileşmeyi tehlikeye atabiliyor. Bunu başarmanın sırrı ise malzemelerde yatıyor. Araştırmacılar yeni çalışmalarında PPG (polipropilen glikol) ve PDMS (polidimetilsiloksan, daha çok silikon olarak bilinir) polimerlerini kullandılar. Her ikisi de kauçuk benzeri elektriksel ve mekanik özelliklere ve biyo-uyumluluğa sahip. Her iki polimer de ısıtıldıklarında yumuşama ve akma avantajına sahip. Soğuduklarında ise katılaşarak sağlam bir hale bürünüyorlar. Böylece araştırmacılar sentetik deriyi ısıtarak iyileşme sürecini hızlandırmayı başardılar. Oda sıcaklığında iyileşme bir hafta kadar sürebiliyor, ancak sadece 70°C’ye ısıtıldığında, kendiliğinden hizalanma ve iyileşme yaklaşık 24 saat içinde gerçekleşiyor.
Hedef kendi kendine birleşen robotlar
Başarılı bir prototipin ardından araştırmacılar, Stanford Üniversitesi’nden Profesör Renee Zhao ile birlikte çalışarak, polimer katmanlarına manyetik malzemeler ekleyerek sentetik derinin sadece iyileşmesini değil, aynı zamanda ayrı parçalardan kendi kendine birleşmesini de sağladılar.
Hemen yukarıdaki Twitter videosundan da izleyebileceğiniz üzere parçalar manyetik alan güdümlü navigasyon ve indüksiyon ısıtması ile birlikte birbiriyle birleşebiliyor. Bu gelişmeler ışığında şekil değiştirebilen ve istenildiğinde deformasyonlarını algılayabilen yeniden yapılandırılabilir robotların inşası mümkün, en azından araştırmacılara göre.
“Uzun vadeli vizyonumuz, aşırı hasarlardan kurtulabilen cihazlar yaratmak. Örneğin, parçalara ayrıldığında ve koptuğunda kendini otonom olarak yeniden yapılandırabilen bir cihaz hayal ediyoruz” diyen Cooper, suya batırılmış birkaç tabakalı sentetik deri parçasının kısa bir videosunu gösteriyor. Manyetik olarak bir araya çekilen parçalar birbirlerine doğru ilerliyor ve sonunda yeniden birleşiyor. İyileştikçe, elektrik iletkenlikleri geri dönüyor.
Tıbbi kullanım
Araştırmacılar bir sonraki adımlarında katmanları mümkün olduğunca ince hale getirmek ve farklı işlevlere sahip katmanlar oluşturmak için çalışacak. Gelecek vizyonu açısından ekip, potansiyel olarak, parçalar halinde yutulabilen ve daha sonra invazif olmayan tıbbi tedaviler gerçekleştirmek için vücudun içinde kendi kendine birleşebilen robotlar hayal ediyor. Diğer uygulamalar arasında robotlara uyum sağlayan ve onlara dokunma hissi veren çok duyulu, kendi kendini iyileştiren sentetik kaplama ve deriler yer alıyor.