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인공 피부에 태양 광선을 공급하는 새로운 방법은 절단된 환자에게 촉각 감각을 되돌릴 수 있는 고도의 인공 팔다리를 만드는데 도움이 될 수 있다. 연구팀은 그래핀으로 만든 인공 손에 터치 감응식 덮개를 개발하는 것이었다. 이 전자 피부에 전원을 공급하는 기능적인 방법을 찾고, 그들은 태양으로부터의 에너지를 사용하기 위해 그래핀의 현저한 물리적 특성을 이용했다. 최근 연구팀은 전력 생성 광전지를 전자 피부에 통합했다고 보고했다 (Advanced Functional Materials, 'Energy-Autonomous, Flexible, and Transparent Tactile Skin'). 그래핀은 매우 유연한 형태의 그라파이트로, 원자 두께이며 강철, 전기 전도성 및 투명성이 매우 우수하다. 그래핀의 광학 투명도는 약 98 %의 빛이 표면을 직접 통과하여 태양으로부터의 에너지를 수집하여 전력을 생산하는데 이상적이다. 인간의 피부는 엄청나게 복잡한 시스템으로 피부의 신호를 뇌에 전달하는 신경 센서 배열을 통해 압력, 온도 및 질감을 감지할 수 있다. 합성 피부를 통합하고 매우 민감한 압력 측정을 할 수 있는 인공 기관 프로토 타입을 제작하는데 이미 중요한 단계를 밟았다. 이러한 측정은 인공 손이 적절한 인공 손발을 만들 수 있는 혁신적인 3D 프린팅 방법을 사용하고 있다. 터치 감도가 가능한 피부는 사람의 안전에 대한 더 나은 결정을 내릴 수 있는 로봇을 만들 수 있는 가능성을 열어준다. 예를 들어, 건설 현장에서 작업하는 로봇은 사람이 가지고 있는 것처럼 느낄 수 있다면 예기치 않게 작동 범위 내에 들어가 부상을 입기 전에 멈추면 우연히 사람을 다치게 할 가능성이 훨씬 적어 진다. 연구팀은 인공 피부 프로토 타입을 발전시켜 이제는 완전히 플렉서블하게 되었다. 이 인공 피부는 플렉서블한 태양 전지에 통합된 플렉서블 그래핀 기반의 터치 감지 층으로 구성된다. 이것은 첨단 인공 기관이 요구하는 상세한 움직임을 가능하게 한다. 새로운 피부는 평방 센티미터 당 단지 20 나노 와트의 전력을 필요로 하며, 현재 시중에서 구입할 수 있는 가장 품질이 낮은 태양 광전지에서도 쉽게 작동한다. 연구팀이 2017 년 3 월에 태양 에너지 사용에 대한 독창적인 연구를 발표한 이래로 주요 돌파구를 만들었다. 그 당시 피부의 광전지에 의해 생성된 초과 에너지를 저장할 수 없었다. 연구팀의 연구는 이제 과잉 에너지가 피부를 기반으로 하는 플렉서블 초박형 고성능 수퍼 커패시터에 저장될 수 있도록 개선되었다. 이것은 로봇 및 인공 기관에서 피부의 효과적인 사용을 향상시킬 뿐만 아니라 다른 기술에 대한 새로운 가능성을 열어준다. 플렉서블하고 가벼운 초박형 에너지 저장 솔루션을 필요로 하는 모든 혁신 기술은 드론 (drones) 또는 웨어러블 기술과 같은 분야에 이 기술을 활용할 수 있다. 다음 단계는 이 연구를 뒷받침하고 개발된 기술을 사용하여 인공 손을 움직이는 모터에 전력을 공급하는 발전 기술을 개발하는 것이다. 이로써 완전히 자율적인 인공 관절을 만들 수 있다. 또한 저렴한 의료 서비스를 위한 착용할 수 있는 시스템을 개발하기 위해 이러한 흥미로운 결과를 구축할 가능성을 모색하고 있다. |
