Chen Gen: Roboter werden eine menschliche Haut haben

Text/Chen Gen

Roboter fühlen sich immer hart und kalt an. Selbst „Ex Machina“, das den Turing-Test bestehen kann und mit menschlichem Denken vergleichbar ist, kann an der Realität seiner mangelnden Flexibilität nichts ändern. Um dieses Problem zu lösen, haben Wissenschaftler der Stanford University in den USA einen mehrschichtigen Dünnschichtsensor entwickelt – eine künstliche elektronische Haut, die eine Selbstheilungsfunktion einleiten kann, die sich bei Beschädigung neu anordnet. Ein Papierbericht über die Forschungs- und Entwicklungsergebnisse wurde in der neuesten Ausgabe des Science-Magazins veröffentlicht.

Warum kann sich künstliche Haut automatisch selbst reparieren? Die Antwort liegt in der Tatsache, dass das Rückgrat jeder Hautschicht aus langen Molekülketten besteht, die regelmäßig durch dynamische Wasserstoffbrückenbindungen verbunden sind, genau wie die Molekülketten, die die Doppelhelices eines DNA-Strangs zusammenhalten wiederholt gedehnt werden, ohne zu reißen.

Wie erreicht diese künstliche Haut also die Selbstheilung? Den Forschern zufolge imitiert die künstliche elektronische Haut die Eigenschaften der menschlichen Haut mit vielen Schichten. Eine einzelne Schicht ist nur 1 Mikrometer oder noch dünner, und 10 oder mehr Schichten sind zusammengestapelt nicht dicker als ein Stück Papier Ebene Alle haben unterschiedliche Funktionen.

Während des Schadens- und Heilungsprozesses dieser Art von künstlicher Haut ist die Arbeitsteilung jeder Hautschicht klar und geordnet. Jeder erfüllt seine eigenen Aufgaben und heilt sich gezielt selbst, um die Gesamtfunktion wiederherzustellen. Einige Schichten spüren möglicherweise Druck, andere spüren möglicherweise Temperatur und wieder andere spüren möglicherweise Spannung. Materialien in verschiedenen Schichten können so konzipiert sein, dass sie thermische, mechanische oder elektrische Veränderungen wahrnehmen. Dieser neu entwickelte Immunmechanismus rekonstruiert Gewebe mit seiner ursprünglichen hierarchischen Struktur durch komplexe Prozesse, die molekulare Erkennung und Signalübertragung umfassen.

In der neu entwickelten künstlichen Haut verwendeten die Forscher Polypropylenglykol und Polydimethylsiloxan. Die beiden Polymere und ihre jeweiligen Verbundstoffe sind nicht mischbar und sorgen durch Wasserstoffbrücken für eine gute Haftung aneinander, wodurch ein haltbares mehrschichtiges Material entsteht. Beide Materialien sind so konzipiert, dass sie gegenüber äußeren Belastungen im entsprechenden Temperaturbereich genauso klebrig und elastisch sind wie menschliche Haut.

Auf dieser Grundlage werden Wissenschaftler die Verwendung flexibler, anpassungsfähiger und sogar hautnaher Materialien erkennen, um elektronische Geräte und intelligente Terminals wärmer und benutzerfreundlicher zu machen. Dieser Fortschritt könnte eine neue Ära von Robotern mit selbstheilender synthetischer „Haut“ einläuten, die der menschlichen Berührung ähnelt.

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