Senzor, čo sa sám zahojí

Pružné a priľnavé senzory umožňujú monitorovať pohybové či fyzikálno-chemické parametre priamo na pokožke tela.

Výskumníci z belgickej Vrije Universiteit v Bruseli vyvinuli mimoriadne odolný a rozťahovateľný senzor so schopnosťou pozoruhodnej samoliečby – dokáže sa zaceliť aj po tom, čo ho úplne prestrihnete na polovicu, a ďalej fungovať takmer bez straty výkonu.

Robotik Rathul Sangma a jeho tím použili polymér s chemickým väzbovým mechanizmom nazývaným Dielsovo-Alderovo zosieťovanie. Tieto väzby sú reverzibilné – ak sa rozpoja, pri opätovnom kontakte sa dokážu znovu spojiť. Keď sa materiál preruší, narušené väzby sa stanú reaktívnymi a po správnom zosúladení sa opätovne prepoja, čím obnovia pôvodnú štruktúru polyméru, vysvetlil R. Sangma. V laboratóriu sa prerezaný polymér samovoľne zacelil pri izbovej teplote približne za 24 hodín a proces sa urýchlil na asi štyri hodiny po vložení do rúry vyhriatej na 60 °C. Aj po tom, čo bol šesťkrát pretrhnutý a zahojený, fungoval naďalej na 80 % svojej pôvodnej kapacity.

Recyklovateľná regenerácia

Do polyméru je zakomponovaný tekutý kov galinstan (galium, indium, cín), ktorý slúži ako vodič elektrického prúdu. Únik galinstanu po pretrhnutí senzora bol minimálny – pri kontakte so vzduchom totiž oxiduje a vytvorí tenkú vrstvu, ktorá mu bráni uniknúť. Bariéra sa rozruší, keď sa oddelené časti znovu spoja. Pripomína to, ako keď krv v ľudských cievach po pretrhnutí vytvorí krvnú zrazeninu, aby zabránila ďalšej strate krvi, poznamenal R. Sangma. V našom prípade oxid pôsobí ako dočasné utesnenie, ktoré zachová integritu systému, kým sa senzor nezacelí.

Tím porovnával aj tzv. drift senzorov – zmenu ich signálu pri dlhodobom zaťažení. Nepoškodený senzor vykázal po 800 cykloch naťahovania posun signálu menej než 5 %, kým senzor, ktorý bol rozrezaný a zacelený, mal po rovnakom naťahovaní drift menej než 10 %. Materiál senzora je možné recyklovať s veľmi vysokou účinnosťou a viac ako 95 % materiálu sa dá znova spracovať. Vedci plánujú testovať odolnosť senzora v reálnych podmienkach: napríklad zistiť, ako si poradí s vystavením potu. Využitie by mohol nájsť v medicínskej rehabilitácii, pri monitorovaní športového výkonu či v mäkkých robotických systémoch.

Autor článku: Radomír Mlýnek