Wetenschappers uit Californië hebben een materiaal gemaakt dat aanrakingen voelt en zichzelf herstelt. Daarmee is een belangrijke stap gezet richting een realistische namaakhuid.
Het nieuwe plastic is aanrakingsgevoelig en repareert zichzelf. Deze twee eigenschappen zijn vanzelfsprekend voor onze huid, maar ze kwamen niet eerder samen voor in kunstmatige materialen.
In de zoektocht naar een synthetische huid zijn de afgelopen tien jaar grote ontwikkelingen geweest. Tot nu toe plakten er echter veel nadelen aan materialen die zichzelf repareren. Sommige plastics herstellen sneetjes alleen bij hoge temperaturen. Bij andere stoffen verandert hun structuur na één herstelronde, waardoor ze niet vaker kapot mogen gaan. Daarbij waren de meeste materialen geen goede geleiders – een vereiste als de namaakhuid ook gevoelig moet zijn.
Eigen dokter
Wetenschappers van de Stanford University in Californië zijn er nu in geslaagd het beste van twee werelden te verenigen. Het plastic dat ze gebruikten is een organisch polymeer, waarin waterstofbruggen lange ketens van moleculen bijeen houden. ‘Deze dynamische verbindingen zorgen ervoor dat het materiaal zichzelf herstelt,’ meldt chemisch-ingenieur Chao Wang in een persverklaring. Als de ketens breken, zoeken de verbindingen vanzelf hun plekje weer op.
Als test sneden de onderzoekers het plastic doormidden en duwden ze de brokstukken vervolgens weer bijeen. Na een paar seconden was het stukje voor zo’n 75% herstelt. Een half uurtje later lag dit percentage tegen de 100%. ‘Zelfs menselijke huid heeft dagen nodig om te herstellen. Dus ik vind dit best cool,’ zegt onderzoeker Benjamin Chee-Keong Tee bescheiden.
Handdruk
Om van het zachte materiaal een geleider te maken, voegden de onderzoekers kleine nikkeldeeltjes eraan toe. Elektronen kunnen van één nikkeldeeltje naar een andere springen, zodat er een stroompje loopt. Hoe gemakkelijk een elektron zo’n sprongetje maakt, hangt af van de afstand tussen de nikkeldeeltjes. Wanneer de deeltjes ver uiteen liggen, is het lastig om een stroompje op te wekken, terwijl dit bij kleine afstanden een eitje is.
Door bijvoorbeeld in de synthetische huid te knijpen, verandert de afstand tussen de nikkeldeeltjes. Daarmee verandert dus ook het gemak waarmee de elektronen bewegen. Zo’n verschil in elektrische weerstand is te vertalen naar informatie over de druk op de huid. Volgens Tee is het materiaal gevoelig genoeg om een handdruk op te merken.
Een toepassing voor de nieuwe huid ligt dan ook voor de hand. Zhenan Bao, die het onderzoek leidde, hoopt dat de huid gebruikt kan worden voor prothesen. Ook de techniek kan baat hebben bij de ontdekking, als elektronica op moeilijk bereikbare plaatsen zichzelf kan repareren.
Ans Hekkenberg
Afbeelding: Linda A. Cicero, Stanford News Service
