Da tổng hợp: Một phát minh đa mục đích đáng ngạc nhiên trong các ngành công nghiệp

• tác giả:
• tên tác giả

  Tầm nhìn lượng tử
• 6 Tháng Năm, 2022

Tóm tắt thông tin chi tiết

Da tổng hợp có đặc tính tự phục hồi và đàn hồi đang định hình lại nhiều ngành công nghiệp, từ chăm sóc sức khỏe đến xây dựng. Các ứng dụng của nó bao gồm từ việc tạo ra các bộ phận giả hiệu quả hơn và các phương pháp điều trị y tế được cá nhân hóa cho đến tăng cường độ ổn định về cấu trúc của các tòa nhà và phương tiện. Những tác động lâu dài là rất lớn, bao gồm những thay đổi trong thị trường lao động, các quy định mới của chính phủ và thậm chí cả những thay đổi trong hành vi của người tiêu dùng trong các lĩnh vực như làm đẹp và thời trang.

bối cảnh da tổng hợp

Sự phát triển của da tổng hợp với đặc tính tự phục hồi và đàn hồi là một bước tiến đáng kể trong khoa học vật liệu. Các nhà nghiên cứu đang khám phá nhiều cách kết hợp vật liệu khác nhau để tạo ra một bề mặt giống như da, không chỉ mô phỏng kết cấu và độ đàn hồi của da người mà còn có khả năng tự phục hồi. Trong những năm gần đây, nhiều nhóm khoa học trên toàn cầu đã sử dụng các kỹ thuật đa dạng để đạt được điều này. Ví dụ, một nhóm từ Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah tiết lộ vào tháng 2020 năm 5,000 rằng họ đã kết hợp thành công các lớp vật liệu nano hoạt động, hydrogel và silica để tạo ra một giao diện linh hoạt với khả năng cảm nhận. Loại da tổng hợp này, thường được gọi là da điện tử, có thể phát hiện các vật thể cách xa tới XNUMX inch và có khả năng tự sửa chữa vượt trội hơn XNUMX lần.

Khái niệm da tổng hợp không hoàn toàn mới; nó đã phát triển trong thập kỷ qua. Một cột mốc đáng chú ý đã đạt được vào năm 2012 bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford. Họ đã tạo ra một mô hình da tổng hợp không chỉ phản ứng nhanh khi chạm vào mà còn có khả năng tự phục hồi sau những tổn thương nhỏ như vết cắt và vết trầy xước. Mô hình này được chế tạo từ nhựa polyme và được nhúng các hạt niken để tăng cường độ bền của nó. Sự hiện diện của niken cũng mang lại cho da tổng hợp khả năng dẫn điện, giống như da của con người. Khi áp suất hoặc các kích thích vật lý khác được tác dụng, khoảng cách giữa các hạt niken thay đổi, cho phép vật liệu đo được mức độ ứng suất và điện trở.

Các ứng dụng tiềm năng của da tổng hợp rất rộng và có thể tác động đáng kể đến nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Trong chăm sóc sức khỏe, nó có thể mở đường cho các phương pháp điều trị và chân tay giả hiệu quả hơn, đáp ứng với các kích thích của môi trường. Trong ngành hàng không, máy bay có thể được trang bị vật liệu này để có khả năng thích ứng tốt hơn với những điều kiện khí quyển thay đổi. Hơn nữa, ngành công nghiệp ô tô cũng có thể được hưởng lợi từ da tổng hợp trong việc tạo ra những chiếc ô tô có thể cảm nhận và phản ứng tốt hơn với môi trường xung quanh. 

Tác động gián đoạn

Các mẫu da tổng hợp khác nhau có thể có các ứng dụng khác nhau trong một số ngành công nghiệp. Ví dụ, các nhà sản xuất có thể sử dụng nó để bọc dây điện, có thể khiến chúng tự sửa chữa. Dây và dây điện có khả năng tự sửa chữa—từ dây hỗ trợ kết nối internet đến dẫn điện giữa hai điểm—có thể cách mạng hóa cách bảo trì các hệ thống này. 

Da tổng hợp cũng có thể được sử dụng làm bộ phận giả để thay thế da người. Các nạn nhân bị bỏng sẽ không còn cần ghép da hoặc phẫu thuật nhiều lần để điều trị vết bỏng nặng. Bộ cảm biến siêu nhỏ có thể được nhúng vào những lớp da này để có khả năng cung cấp cho các chuyên gia chăm sóc sức khỏe nguồn dữ liệu thời gian thực mới để theo dõi sức khỏe của bệnh nhân từ xa. 

Trong khi đó, da tổng hợp công nghiệp có thể được áp dụng cho máy bay để chúng có thể phản ứng tốt hơn với môi trường tự nhiên khi đang bay. Những lớp da này có thể được đặt trên các tòa nhà, ô tô, đồ nội thất và nhiều loại vật thể khác nhau để giúp chúng có khả năng chống chọi tốt hơn với thời tiết bất lợi và cung cấp dữ liệu cho chủ sở hữu và các bên liên quan của chúng. Tính năng này có thể giúp chính phủ và các công ty tiết kiệm đáng kể chi phí bảo trì và thay thế.  

Tác dụng của da tổng hợp

Ý nghĩa rộng hơn của da tổng hợp có thể bao gồm:

• Cung cấp cho bệnh nhân chân tay giả hoặc bộ phận cấy ghép được bao phủ bằng da tổng hợp không chỉ phục hồi chức năng cảm giác mà còn theo dõi các dấu hiệu quan trọng như huyết áp, chuyển dịch vụ chăm sóc sức khỏe sang các kế hoạch điều trị phòng ngừa và cá nhân hóa hơn.
• Ngành xây dựng sử dụng da tổng hợp để đo lường và tăng cường độ ổn định cấu trúc của các tòa nhà, cầu và đường hầm, từ đó tạo ra cơ sở hạ tầng an toàn hơn và bền hơn, có thể thích ứng với các áp lực môi trường như động đất hoặc gió lớn.
• Sự xuất hiện của trang phục làm việc chuyên dụng, vừa vặn làm bằng da tổng hợp được thiết kế để bảo vệ người lao động trong các điều kiện nguy hiểm như chữa cháy hoặc xử lý hóa chất, giảm thương tích tại nơi làm việc và các yêu cầu bồi thường liên quan.
• Các phòng khám thẩm mỹ và phẫu thuật thẩm mỹ kết hợp các ứng dụng da tổng hợp như một phần trong dịch vụ của họ, cho phép cải thiện thẩm mỹ có chức năng và trông tự nhiên hơn, có thể thay đổi sở thích và mô hình chi tiêu của người tiêu dùng trong ngành làm đẹp.
• Các chính phủ đưa ra các quy định mới để đảm bảo việc sử dụng và thải bỏ da tổng hợp một cách có đạo đức, tập trung vào các vấn đề như khả năng tương thích sinh học và tác động đến môi trường, có thể dẫn đến các yêu cầu tuân thủ nghiêm ngặt hơn đối với các nhà sản xuất.
• Ngành công nghiệp ô tô tích hợp da tổng hợp vào ngoại thất xe để có khả năng cảm biến tốt hơn, có khả năng ảnh hưởng đến sự phát triển và áp dụng các phương tiện tự lái bằng cách khiến chúng phản ứng nhanh hơn với các điều kiện đường xá và chướng ngại vật.
• Ngành công nghiệp thời trang khám phá việc sử dụng da tổng hợp để tạo ra quần áo thông minh, thích ứng, có thể thay đổi màu sắc hoặc kết cấu, mở ra con đường mới cho thời trang cá nhân hóa và giảm nhu cầu về nhiều loại quần áo cho các điều kiện khác nhau.
• Thị trường lao động trải qua những thay đổi khi các công việc liên quan đến bảo trì và giám sát máy móc hoặc cơ sở hạ tầng được trang bị da tổng hợp trở nên chuyên biệt hơn, đòi hỏi bộ kỹ năng mới và có khả năng dẫn đến sự dịch chuyển công việc ở các vai trò truyền thống.
• Những lo ngại về môi trường phát sinh từ việc sản xuất và thải bỏ da tổng hợp, thúc đẩy nghiên cứu về các vật liệu và phương pháp tái chế bền vững hơn, có thể ảnh hưởng đến cả hoạt động của ngành và chính sách môi trường.

Các câu hỏi cần xem xét

• Bạn có nghĩ rằng da tổng hợp sẽ trở nên tiên tiến đến mức mọi người, theo lựa chọn, sẽ muốn chúng được cấy vào da thật của họ không?
• Bạn có nghĩ rằng mức độ mà da tổng hợp có thể được sử dụng trên các đồ vật, máy móc và cơ sở hạ tầng nên được hạn chế và điều chỉnh không?