Συνθετικό δέρμα: Μια αναπάντεχα εφεύρεση πολλαπλών χρήσεων σε όλες τις βιομηχανίες

• Συγγραφέας:
• όνομα συγγραφέα

  Quantumrun Foresight
• 6 Μαΐου 2022

Περίληψη Insight

Το συνθετικό δέρμα με αυτοθεραπευτικές και ελαστικές ιδιότητες αναδιαμορφώνει πολλαπλούς κλάδους, από την υγειονομική περίθαλψη έως τις κατασκευές. Οι εφαρμογές του κυμαίνονται από τη δημιουργία πιο αποτελεσματικών προσθετικών και εξατομικευμένων ιατρικών θεραπειών έως την ενίσχυση της δομικής σταθερότητας των κτιρίων και των οχημάτων. Οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις είναι τεράστιες, συμπεριλαμβανομένων των αλλαγών στις αγορές εργασίας, των νέων κυβερνητικών κανονισμών, ακόμη και των αλλαγών στη συμπεριφορά των καταναλωτών σε τομείς όπως η ομορφιά και η μόδα.

Συνθετικό δέρμα πλαίσιο

Η ανάπτυξη συνθετικού δέρματος με αυτοθεραπευτικές και ελαστικές ιδιότητες είναι ένα σημαντικό βήμα στην επιστήμη των υλικών. Οι ερευνητές διερευνούν διάφορους συνδυασμούς υλικών για να δημιουργήσουν μια επιφάνεια που μοιάζει με δέρμα που όχι μόνο μιμείται την υφή και την ελαστικότητα του ανθρώπινου δέρματος, αλλά έχει και την ικανότητα να επισκευάζεται μόνη της. Τα τελευταία χρόνια, πολλές επιστημονικές ομάδες σε όλο τον κόσμο έχουν χρησιμοποιήσει διάφορες τεχνικές για να το επιτύχουν αυτό. Για παράδειγμα, μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας King Abdullah αποκάλυψε τον Νοέμβριο του 2020 ότι είχαν συνδυάσει επιτυχώς στρώματα ενεργού νανοϋλικού, υδρογέλης και πυριτίου για να δημιουργήσουν μια ευέλικτη διεπαφή με αισθητηριακές δυνατότητες. Αυτό το συνθετικό δέρμα, που συχνά αναφέρεται ως e-skin, μπορεί να ανιχνεύσει αντικείμενα έως και οκτώ ίντσες μακριά και έχει την αξιοσημείωτη ικανότητα να αυτοεπισκευάζεται περισσότερες από 5,000 φορές.

Η έννοια του συνθετικού δέρματος δεν είναι εντελώς νέα. εξελίσσεται την τελευταία δεκαετία. Ένα αξιοσημείωτο ορόσημο επιτεύχθηκε το 2012 από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. Δημιούργησαν ένα μοντέλο συνθετικού δέρματος που όχι μόνο ανταποκρινόταν στην αφή, αλλά είχε επίσης την ικανότητα να αυτοθεραπεύεται από μικρές βλάβες όπως κοψίματα και γρατσουνιές. Το μοντέλο κατασκευάστηκε από ένα πλαστικό πολυμερές και ήταν ενσωματωμένο με σωματίδια νικελίου για να ενισχύσει την αντοχή του. Η παρουσία του νικελίου προίκισε επίσης το συνθετικό δέρμα με την ικανότητα να μεταφέρει ηλεκτρισμό, όπως και το ανθρώπινο αντίστοιχο. Όταν εφαρμόστηκε πίεση ή άλλα φυσικά ερεθίσματα, η απόσταση μεταξύ των σωματιδίων νικελίου άλλαξε, επιτρέποντας στο υλικό να μετρήσει τα επίπεδα τάσης και την αντίσταση.

Οι πιθανές εφαρμογές του συνθετικού δέρματος είναι ευρείες και θα μπορούσαν να επηρεάσουν σημαντικά διάφορες βιομηχανίες. Στην υγειονομική περίθαλψη, μπορεί να ανοίξει το δρόμο για πιο αποτελεσματικές θεραπείες και προσθετικά που ανταποκρίνονται στα περιβαλλοντικά ερεθίσματα. Στην αεροπορία, τα αεροσκάφη θα μπορούσαν να εξοπλιστούν με αυτό το υλικό για να γίνουν πιο προσαρμοστικά στις μεταβαλλόμενες ατμοσφαιρικές συνθήκες. Επιπλέον, η αυτοκινητοβιομηχανία μπορεί επίσης να επωφεληθεί από το συνθετικό δέρμα για τη δημιουργία αυτοκινήτων που μπορούν να αισθάνονται καλύτερα και να ανταποκρίνονται στο περιβάλλον τους. 

Αποδιοργανωτικός αντίκτυπος

Διαφορετικά μοντέλα συνθετικού δέρματος μπορεί να έχουν διαφορετικές εφαρμογές σε διάφορους κλάδους. Για παράδειγμα, οι κατασκευαστές μπορούν ενδεχομένως να το χρησιμοποιήσουν για την επίστρωση ηλεκτρικών καλωδίων, κάνοντάς τα πιθανώς να επισκευάζονται μόνοι τους. Τα καλώδια και τα καλώδια που μπορούν να επισκευαστούν μόνα τους - από αυτά που υποστηρίζουν σύνδεση στο Διαδίκτυο έως την παροχή ρεύματος μεταξύ δύο σημείων - θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στον τρόπο συντήρησης αυτών των συστημάτων. 

Τα συνθετικά δέρματα θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως προσθετικά για να αντικαταστήσουν το ανθρώπινο δέρμα. Τα θύματα εγκαυμάτων δεν θα χρειάζονταν πλέον δερματικά μοσχεύματα ή πολλαπλές χειρουργικές επεμβάσεις για τη θεραπεία σοβαρών εγκαυμάτων. Σε αυτά τα δέρματα θα μπορούσαν να ενσωματωθούν μικροαισθητήρες για να παρέχουν στους επαγγελματίες υγείας νέες πηγές δεδομένων σε πραγματικό χρόνο για την εξ αποστάσεως παρακολούθηση της υγείας του ασθενούς. 

Εν τω μεταξύ, τα βιομηχανικά συνθετικά δέρματα θα μπορούσαν να εφαρμοστούν σε αεροσκάφη, ώστε να μπορούν να αντιδρούν καλύτερα στο φυσικό περιβάλλον κατά την πτήση. Αυτά τα δέρματα θα μπορούσαν να τοποθετηθούν πάνω από κτίρια, αυτοκίνητα, έπιπλα και μια μεγάλη ποικιλία αντικειμένων για να τα καταστήσουν πιο ανθεκτικά στις δυσμενείς καιρικές συνθήκες και να παρέχουν δεδομένα στους ιδιοκτήτες και τους ενδιαφερόμενους φορείς. Αυτή η δυνατότητα μπορεί να εξοικονομήσει σημαντικά κεφάλαια σε κυβερνήσεις και εταιρείες σε κόστος συντήρησης και αντικατάστασης.  

Συνέπειες του συνθετικού δέρματος

Οι ευρύτερες επιπτώσεις του συνθετικού δέρματος μπορεί να περιλαμβάνουν:

• Παροχή σε ασθενείς με προσθετικά ή εμφυτεύματα καλυμμένα με συνθετικό δέρμα που όχι μόνο αποκαθιστά τις αισθητηριακές λειτουργίες αλλά παρακολουθεί και ζωτικά σημεία όπως η αρτηριακή πίεση, μετατοπίζοντας την υγειονομική περίθαλψη προς πιο προληπτικά και εξατομικευμένα σχέδια θεραπείας.
• Η κατασκευαστική βιομηχανία υιοθετεί συνθετικό δέρμα για τη μέτρηση και την ενίσχυση της δομικής σταθερότητας κτιρίων, γεφυρών και σηράγγων, οδηγώντας σε ασφαλέστερες και πιο ανθεκτικές υποδομές που μπορούν να προσαρμοστούν σε περιβαλλοντικές καταπονήσεις όπως σεισμούς ή ισχυρούς ανέμους.
• Η εμφάνιση εξειδικευμένης ενδυμασίας εργασίας από συνθετικό δέρμα που έχει σχεδιαστεί για την προστασία των εργαζομένων σε επικίνδυνες συνθήκες όπως η πυρόσβεση ή ο χειρισμός χημικών, η μείωση των τραυματισμών στο χώρο εργασίας και οι σχετικές αξιώσεις αποζημίωσης.
• Κλινικές αισθητικής και πλαστικής χειρουργικής που ενσωματώνουν εφαρμογές συνθετικού δέρματος ως μέρος των προσφερόμενων υπηρεσιών τους, επιτρέποντας πιο φυσική εμφάνιση και λειτουργικές βελτιώσεις αισθητικής, οι οποίες θα μπορούσαν να αλλάξουν τις προτιμήσεις των καταναλωτών και τα μοτίβα δαπανών στη βιομηχανία ομορφιάς.
• Οι κυβερνήσεις δημιουργούν νέους κανονισμούς για να διασφαλίσουν την ηθική χρήση και απόρριψη του συνθετικού δέρματος, εστιάζοντας σε ζητήματα όπως η βιοσυμβατότητα και οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις, που μπορεί να οδηγήσουν σε αυστηρότερες απαιτήσεις συμμόρφωσης για τους κατασκευαστές.
• Η αυτοκινητοβιομηχανία ενσωματώνει συνθετικό δέρμα στο εξωτερικό των οχημάτων για καλύτερες ανιχνευτικές ικανότητες, επηρεάζοντας δυνητικά την ανάπτυξη και την υιοθέτηση αυτόνομων οχημάτων καθιστώντας τα πιο ευαίσθητα στις συνθήκες του δρόμου και στα εμπόδια.
• Η βιομηχανία της μόδας διερευνά τη χρήση συνθετικού δέρματος για τη δημιουργία προσαρμοστικών, έξυπνων ρούχων που μπορούν να αλλάξουν χρώμα ή υφή, ανοίγοντας νέους δρόμους για εξατομικευμένη μόδα και μειώνοντας την ανάγκη για πολλά ρούχα για διαφορετικές συνθήκες.
• Οι αγορές εργασίας αντιμετωπίζουν μετατοπίσεις καθώς οι θέσεις εργασίας που σχετίζονται με τη συντήρηση και την παρακολούθηση μηχανημάτων ή υποδομών εξοπλισμένα με συνθετικό δέρμα γίνονται πιο εξειδικευμένες, απαιτώντας νέα σύνολα δεξιοτήτων και δυνητικά οδηγώντας σε μετατόπιση θέσεων εργασίας σε παραδοσιακούς ρόλους.
• Οι περιβαλλοντικές ανησυχίες που προκύπτουν από την παραγωγή και τη διάθεση συνθετικού δέρματος, ωθώντας την έρευνα για πιο βιώσιμα υλικά και μεθόδους ανακύκλωσης, που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τόσο τις βιομηχανικές πρακτικές όσο και τις περιβαλλοντικές πολιτικές.

Ερωτήσεις προς εξέταση

• Πιστεύετε ότι τα συνθετικά δέρματα θα γίνουν τόσο εξελιγμένα που οι άνθρωποι, από επιλογή, θα ήθελαν να τα εμφυτεύσουν πάνω από το πραγματικό τους δέρμα;
• Πιστεύετε ότι ο βαθμός στον οποίο τα συνθετικά δέρματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αντικείμενα, μηχανές και υποδομές πρέπει να περιοριστεί και να ρυθμιστεί;