ผิวหนังของมนุษย์

ทีมที่อยู่เบื้องหลังงานวิจัยนี้นำโดยศาสตราจารย์ Kilwon Cho, Dr. Giwon Lee และ Dr. Jonghyun Son จากภาควิชาวิศวกรรมเคมีที่ POSTECH พร้อมด้วยทีมงานที่นำโดยศาสตราจารย์ Seung Goo Lee จากภาควิชาเคมีแห่งมหาวิทยาลัย อุลซาน พวกเขาได้รับแรงบันดาลใจจากอวัยวะรับสัมผัสอันเป็นเอกลักษณ์ของหนังจระเข้ และพัฒนาเซ็นเซอร์วัดแรงกดด้วยไมโครโดมและพื้นผิวที่มีรอยย่น ผลลัพธ์ที่ได้คือเซ็นเซอร์วัดแรงกดที่ยืดได้รอบทิศทาง จระเข้ นักล่าที่น่าเกรงขามที่ใช้เวลาส่วนใหญ่จมอยู่ใต้น้ำ มีความสามารถที่โดดเด่นในการสัมผัสคลื่นเล็กๆ และตรวจจับทิศทางของเหยื่อได้ ความสามารถนี้เกิดขึ้นได้จากอวัยวะรับสัมผัสที่ละเอียดอ่อนและซับซ้อนอย่างเหลือเชื่อซึ่งอยู่บน ผิวหนัง ของพวกมัน อวัยวะประกอบด้วยการกระแทกทางประสาทสัมผัสซีกโลกที่จัดเรียงในรูปแบบซ้ำ ๆ โดยมีบานพับย่นคั่นกลาง เมื่อจระเข้เคลื่อนไหวร่างกาย บานพับจะเปลี่ยนรูปในขณะที่ส่วนประสาทสัมผัสยังคงไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนรูปทางกลไก ทำให้จระเข้สามารถรักษาระดับความไวต่อสิ่งเร้าภายนอกได้ดีเยี่ยมขณะว่ายน้ำหรือล่าสัตว์ใต้น้ำ ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการเลียนแบบโครงสร้างและการทำงานของอวัยวะรับสัมผัสของจระเข้เพื่อพัฒนาเซ็นเซอร์รับแรงกดที่ยืดได้สูง ด้วยการประดิษฐ์โพลิเมอร์อีลาสโตเมอร์ครึ่งวงกลมที่มีรอยย่นที่ละเอียดอ่อนซึ่งมีเส้นลวดนาโนยาวหรือสั้น พวกเขาได้สร้างอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเซ็นเซอร์วัดแรงกดที่มีอยู่ในปัจจุบัน ในขณะที่เซ็นเซอร์อื่นๆ สูญเสียความไวเมื่อเกิดการเสียรูปทางกลไก เซ็นเซอร์ใหม่นี้ยังคงรักษาความไวไว้ได้แม้เมื่อยืดออกในทิศทางที่ต่างกันหนึ่งหรือสองทิศทาง ด้วยโครงสร้างรอยย่นที่ละเอียดบนพื้นผิว เซ็นเซอร์จึงสามารถรักษาความไวสูงต่อแรงกดได้แม้ในขณะที่เกิดการเสียรูปอย่างมาก เมื่อใช้แรงเชิงกลจากภายนอก โครงสร้างที่มีรอยย่นจะคลายออก ช่วยลดความเครียดในบริเวณรับความรู้สึกครึ่งซีกซึ่งมีหน้าที่ในการตรวจจับแรงกดที่เกิดขึ้น การลดความเครียดนี้ทำให้เซ็นเซอร์สามารถรักษาความไวต่อแรงกดไว้ได้แม้ภายใต้การเสียรูป ด้วยเหตุนี้ เซ็นเซอร์ใหม่จึงมีความไวเป็นพิเศษต่อแรงกด แม้เมื่อยืดได้ถึง 100% ในทิศทางเดียวและ 50% ในสองทิศทางที่แตกต่างกัน ทีมวิจัยได้พัฒนาเซ็นเซอร์วัดความดันแบบยืดได้ซึ่งเหมาะสำหรับอุปกรณ์สวมใส่ประเภทต่างๆ ที่มีการใช้งานที่หลากหลาย เพื่อประเมินประสิทธิภาพของมัน นักวิจัยได้ติดตั้งเซ็นเซอร์เข้ากับจระเข้พลาสติกแล้วจุ่มลงในน้ำ ที่น่าสนใจคือ เซ็นเซอร์ที่ติดตั้งสามารถตรวจจับคลื่นน้ำขนาดเล็กได้ ซึ่งจำลองความสามารถในการรับรู้ของอวัยวะรับสัมผัสของจระเข้ได้สำเร็จ "นี่คือเซ็นเซอร์วัดแรงกดที่สวมใส่ได้ซึ่งตรวจจับแรงกดได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้ในขณะที่เกิดแรงดึง" ศาสตราจารย์ Cho หัวหน้าทีมอธิบาย เขากล่าวเสริมว่า "มันสามารถใช้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เช่น เซ็นเซอร์ความดันของอวัยวะเทียม, ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์ของหุ่นยนต์อ่อน, VR, AR และส่วนต่อประสานระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร"