Geïnspireerd op de veelzijdige huid van de octopus hebben Amerikaanse en Italiaanse onderzoekers een kunsthuid ontwikkeld die uit te rekken is tot ruim zes keer zijn eigen lengte. De “huid” geeft licht en werkt tegelijk ook als druksensor. De uitvinders denken onder meer aan toepassing in zorgrobots, die bijvoorbeeld met hun kleur kunnen reageren op de stemming van patiënten.
De octopus is me er eentje. Behalve zijn tot in perfectie doorgeëvolueerde zuignapjes heeft dit waterwezen nog meer opvallende eigenschappen. Zijn tentakels zijn gemaakt van een huid die soepeltjes kronkelt, uitrekt en vervormt, zodat het dier zich goed op de zeebodem kan verschuilen mocht dat nodig zijn. Tegelijkertijd gedraagt zijn huid zich als bij een kameleon: hij kan zijn tint aanpassen om op te gaan in zijn omgeving.
Kunsthuid die licht geeft
Een team van Amerikaanse en Italiaanse onderzoekers heeft geprobeerd om deze eigenschappen na te maken. Ze ontwierpen een kunsthuid die is opgebouwd uit vijf lagen (zie figuur): in het midden zit de actieve laag die licht geeft. Deze is ingekapseld tussen twee lichtdoorlatende, flexibele elektroden. Deze drie lagen zijn op hun beurt weer gesandwicht tussen een degelijke, buigzame boven- en onderlaag van siliconen. De lichtkleur is te beïnvloeden door te spelen met toevoegingen aan de middelste, lichtactieve laag.
De onderzoekers laten zien dat de lichtgevende kunsthuid goed werkt, zo rapporteren ze in vakblad Science (artikel Highly stretchable electroluminescent skin for optical signaling and tactile sensing). Ook laten mechanische tests zien dat het materiaal enorm ver is uit te rekken, zonder dat het breekt of de lagen van elkaar loskomen. Pas bij een rek van gemiddeld 500 % schieten de koperen testelektroden los van de huid.
Klein beeldscherm
Met dezelfde maaktechniek (voor de liefhebber: replica molding) vervaardigden de onderzoekers een klein beeldscherm van acht bij acht vierkante pixels van elk 4 mm groot. Ook deze wat complexere structuur blijkt bestand tegen uitrekken, oprollen en opvouwen. ‘Als we pixels met verschillende kleuren op een robot plakken, kan deze zijn kleur aanpassen aan bijvoorbeeld de stemming van de gebruiker’, vertelt onderzoeksleider Rob Shepherd van Cornell University in een persbericht van zijn universiteit.
De kunsthuid bestaat uit elektroden die samen een condensator vormen. Als de afstand door indrukken varieert, varieert ook de capaciteit, waarmee de huid kan werken als druksensor. De onderzoekers verwachten dat deze eigenschap zal bijdragen aan het gebruik van de huid in robots, zodat deze in staat is om stimuli van buiten te registreren.
Rups-robotje
Als kers op de taart bouwde het onderzoeksteam een zacht rups-robotje door drie van de beeldpixels te combineren met een pneumatisch aangestuurde onderlaag. Door de luchtkamers hiervan achtereenvolgens te vullen en leeg te laten lopen, begon het robotrupsje te kruipen (zie video). Nog wat onbeholpen wellicht, maar toch.
Lees verder in de publicatie Highly stretchable electroluminescent skin for optical signaling and tactile sensing in Science.
Openingsbeeld: Creative Commons. Illustraties, foto's, video's: Larson et al. Science.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.