Kůži robotů budou tvořit pružné solární články

Helena Vrecková  |  Věda
Ilustrační foto

Materiál, který bude schopný detekovat lidské nemoci, měřit toxické látky v organismu a navíc bude napájený solárními články? Právě takovým materiálem bude tvořena robotí „kůže“.

Představa, že se vás dotkne robot a určí tím diagnózu nebo pozná, že jste pili alkohol, nemusí být až tak nereálná. Vědci ze Stanfordské univerzity pracují na materiálu, který bude těchto úkonů schopný. Navíc bude extrémně flexibilní a napájený solárními články. Robotům se tak do budoucna možná dostane další nadstandardní výbavy, o které my si můžeme nechat jen zdát.

Pružné solární články

Prvním krokem k superkůži bylo vytvoření pružných solárních článků. Myšlenku, jak je vytvářet, představila profesorka Zhenan Bao ze Stanfordské univerzity na výročním zasedání AAAS ve Washingtonu DC. Solární články bylo možné natahovat až do několikanásobku původní délky bez jakékoli změny účinnosti.

Flexibilitu a pružnost článkům umožnila fotovoltaika. Solární články využívají takzvaného fotovoltaického jevu, kdy se za viditelného záření uvolňují z látky – nejčastěji kovů – elektrony a zůstávají v ní i nadále jako vodivostní elektrony.

Kdybychom si chtěli představit, jak takový článek vypadá, stačí se podívat na kůži na prstech. Je tvořená drobným rýhováním a princip rýhování využívají i solární články připevněné k látce nebo syntetické kůži. Vytvořené rýhy umožňují článkům natahovat se až o třicet procent své délky.

Nepopraská

Vrchní vrstvu solárních článků tvoří unikátní tekutý kov, tzv. eutektické gallium-indium, který funguje jako tranzistor. Podle potřeby se uvolňuje a prodlužuje. Aby byl umožněn dotyk, je vrstva tekutého kovu překryta tenkou pryžovou vrstvou vlisovanou do sítě malých obrácených pyramidek. Stlačením této vrstvy se mění tok proudu přes tranzistor. Pyramidky fungují jako snímače dotyku a jejich počet od několika tisíc do dvaceti pěti miliónů na centimetr čtvereční zajišťuje požadovanou úroveň citlivosti.

Tekutý kov zvaný eutektické gallium-indium na skleněné destičce (Foto: Stanford University)
Tekutý kov zvaný eutektické gallium-indium na skleněné destičce (Foto: Stanford University)

Pro umělou kůži má solární energie hlavní význam ve své jednoduchosti a lehkosti na rozdíl od baterií nebo kabelů. Pružné solární články při pohybu s různými materiály nepraskají a mají delší životnost. Hlavní využití vidí profesorka Bao v povrchovém materiálu robotů, ale možností je více – například tkanina na uniformy, auta, budovy, atd.

Super kůže

Dalším cílem výzkumu je upravit senzory tak, aby byly schopné rozpoznat určitou chemikálii nebo biologický materiál. Dotykem by se potom dal rozpoznat například protein spojovaný s určitou nemocí, případně ze vzorku tekutiny okamžitě rozeznat hladinu alkoholu či jiných toxinů v krvi.

Aby byly senzory citlivé na konkrétní molekuly, musí být povrch tranzistoru potažen další vrstvou molekul, které budou na dané částice reagovat. Povlaková vrstva bude silná maximálně jeden až dva nanometry.

Vědci usuzují, že velké množství nemocí definují určité bílkoviny. Při odhalení bílkoviny by se pak diagnostikovala určitá nemoc. Stejným postupem by se pak daly upravit i senzory k detekci chemických látek z plynného či kapalného prostředí.

Koncept byl úspěšně testován při zachycení určitého druhu DNA. Na detekci různých proteinů pro využití v lékařství zatím tým profesorky Bao pracuje. Jedním z cílů je také nahradit materiály používané k vytvoření tranzistoru biologicky rozložitelnými materiály.


Tip: O tématu informoval také web Futurity.

Nejčtenější