Электронная человеческая кожа: гаджет, встроенный в тело

Искусственная электронная кожа (e-skin) может воплотить эту мечту в жизнь. Ученые из токийского университета (University of Tokyo’s School of Engineering, Tokyo, Japan) разрабатывают гибкие электронные схемы, которые можно установить непосредственно на кожу человека. Они легко деформируются и растягиваются, превращая поверхность в сенсорный экран, который полезен не только в повседневной жизни, но и в случаях нарушения местной иннервации (например, ожогах).

Простейший вариант этой технологии — татуировка. В 2004 году исследователи из США и Японии представили схему датчиков давления, изготовленных из тончайших полосок кремния, которые можно закрепить на предплечье. Однако неорганические материалы — твердые и жесткие, в то время как наша кожа весьма гибкая и мягкая. В связи с этим, исследователи обратили свое внимание на органические материалы (специальные пластики или те формы углерода, которые проводят электричество, например графен) в качестве основы для схем.

Стандартная электронная кожа состоит из матрицы, которая включает в себя различные электронные компоненты — гибкие транзисторы, органические светодиоды и фотогальванические (солнечные) ячейки. Эти устройства часто построены из очень тонких слоев материала, распыленного и вновь конденсированного на базе большой (до нескольких десятков квадратных сантиметров) основы для e-skin. Ученые надеются превратить саму кожу в чувствительный экран, используя тактильные центры и сенсоры вместо дисплея.

Но если однажды настанет день, когда мы сможем встроить эту технологию непосредственно в наши тела — к каким последствиям это приведет? В настоящий момент электроника, построенная на органической базе, не очень надежна и ее производительность значительно ниже неорганических аналогов. Как и настоящая кожа, e-skin со временем покрывается морщинами и отслаивается, что критическим образом сказывается на работе системы. Кроме того, атомы в органических материалах организованы гораздо хаотичнее, чем в неорганических, а значит электроны в них движутся в тысячу раз медленнее.

Другая большая проблема — это совместить эти устройства с телом человека таким образом, чтобы полноценно взаимодействовать с нервной системой. Органические материалы на основе углерода практически не отторгаются организмом. Однако частицы углерода хорошо проходят через клеточные мембраны, что может вызывать иммунный ответ и, по неподтвержденным теориям, служить причиной возникновения опухолей.

Вероятно, в ближайшие годы мы увидим, как прототипы электронных устройств на основе искусственной кожи входят в повседневную жизнь в качестве нательных датчиков, экранов и даже батарей, аккумулирующих излишнюю телесную энергию. Но на то, чтобы появились более сложные схемы, такие как в смартфонах, уйдет гораздо больше времени. Если ученые преуспеют в решении всех поставленных задач — готовы ли вы к тому, чтобы стать самым современным киборгом?