Technologia może być niezręczna. Nasze kieszenie są obciążone gigantycznymi smartfonami, których nie można szybko wyciągnąć, gdy gdzieś biegasz. Próby uczynienia naszych urządzeń bardziej dostępnymi za pomocą smartwatche jak dotąd nie kończą się sukcesem. Ale co by było, gdyby część twojego ciała stała się komputerem z ekranem na dłoni, a może nawet bezpośrednim połączeniem z mózgiem?
Sztuczna skóra elektroniczna (e-skin) może kiedyś to urzeczywistnić. Naukowcy opracowują elastyczne, podatne na zginanie, a nawet rozciągliwe obwody elektroniczne, które można nakładać bezpośrednio na skórę. Oprócz zamiany skóry w ekran dotykowy, podejście to może być przydatne, jeśli dana osoba została poparzona lub ma problemy z układem nerwowym.
Najprostszą wersją tej technologii jest tatuaż elektroniczny. W 2004 roku naukowcy ze Stanów Zjednoczonych i Japonii zaprezentowali obwód czujnika ciśnienia wykonany z wstępnie rozciągniętych cienkich pasków silikonowych, które można było nakładać bezpośrednio na przedramię. Ale materiały nieorganiczne, takie jak silikon, są wytrzymałe, a skóra jest elastyczna i rozciągliwa. Dlatego naukowcy poszukują mikroukładów elektronicznych, które mogą być wykonane z materiałów organicznych (zwykle specjalnych tworzyw sztucznych lub form węglowych, takich jak grafen, które przewodzą prąd) jako podstawy skóry elektronicznej.
Typowa osłona elektroniki składa się z matrycy różnych elementów elektronicznych - elastycznych tranzystorów, diod OLED, czujników i organicznych ogniw fotowoltaicznych (słonecznych) - połączonych ze sobą za pomocą rozciągliwych lub elastycznych przewodów przewodzących. Urządzenia te są wykonane z bardzo cienkich warstw materiału, które są rozpylane lub odparowywane na elastycznej podstawie, tworząc duże (do kilkudziesięciu centymetrów kwadratowych) obwody elektroniczne o kształcie przypominającym skórę.
Wiele wysiłków zmierzających do stworzenia tej technologii w ciągu ostatnich kilku lat było napędzanych przez robotykę i chęć nadania maszynom jakości dotykowej dla ludzi. Mamy urządzenia z e-skórą, które wykrywają zbliżanie się obiektów, mierzą temperaturę i wywierają nacisk. Pomaga to robotom być bardziej świadomymi swojego otoczenia (i ludzi, którzy mogą im przeszkadzać). Po zintegrowaniu z technologią do noszenia, e-skóra może zrobić to samo dla ludzi, na przykład wykrywając szkodliwe lub niebezpieczne ruchy podczas ćwiczeń.
Ta technologia doprowadziła również do elastycznych ekranów; przynajmniej jedna firma ma nadzieję, że zmieni skórę w ekran dotykowy, używając czujników i projektorów piko zamiast wyświetlacza.
Ale czy możemy pewnego dnia wbudować tę technologię bezpośrednio w nasze ciała? Czy to będzie powszechne? Problem z elektroniką organiczną w tej chwili polega na tym, że nie jest ona zbyt obiecująca i nie wykazuje najwyższej wydajności. W końcu tworzą się nawet zmarszczki na e-skórze. Warstwy rozpadają się, a schematy są łamane. Ponadto atomy w materiałach organicznych są ułożone bardziej chaotycznie niż w materiałach nieorganicznych. Z tego powodu elektrony poruszają się w nich 1000 razy wolniej, urządzenia pracują wolniej i mają problemy z odprowadzaniem ciepła.
Film promocyjny:
Biokompatybilność
Innym poważnym wyzwaniem jest integracja e-skóry z ludzkim organizmem, aby nie powodować związanych z nią problemów zdrowotnych i nie wiązać jej z układem nerwowym. Materiały organiczne są oparte na węglu (podobnie jak nasze ciała), więc w pewnym sensie są biokompatybilne i nie są odpychane przez organizm. Ale cząsteczki węgla dobrze przechodzą przez komórki tworzące nasz organizm, co oznacza, że mogą prowadzić do zapalenia, wywołać odpowiedź immunologiczną, a nawet doprowadzić do pojawienia się guzów.
Jednak naukowcom udało się połączyć urządzenia elektroniczne z systemem nerwowym. Naukowcy z Uniwersytetu w Osace opracowują implanty mózgowe z elastycznej matrycy organicznych tranzystorów cienkowarstwowych, które można aktywować zwykłą myślą. Wyzwanie polega na tym, że podejście inwazyjne może prowadzić do problemów, zwłaszcza gdy zaczynamy testować technologię na ludziach.
W nadchodzących latach z pewnością zobaczymy, jak prototypowe urządzenia z e-skórą zyskują przyczepność w postaci nadających się do noszenia czujników ciała i być może urządzeń do wydobywania energii z ruchów ciała. Znacznie więcej czasu poświęcimy na rozwój złożonych mikroukładów, takich jak te obecne w naszych smartfonach. Ile osób to zrobi? Czy jesteś gotowy, aby stać się cyborgiem w 99%?
ILYA KHEL