Technologie kann umständlich sein. Unsere Taschen werden von riesigen Smartphones beschwert, die nicht schnell herausgezogen werden können, wenn Sie irgendwo laufen. Versuche, unsere Geräte mit Smartwatches zugänglicher zu machen, sind bislang kaum erfolgreich. Aber was wäre, wenn ein Teil Ihres Körpers zu einem Computer würde, mit einem Bildschirm auf Ihrer Hand und vielleicht sogar einer direkten Verbindung zu Ihrem Gehirn?
Künstliche elektronische Haut (E-Skin) könnte dies eines Tages Wirklichkeit werden lassen. Wissenschaftler entwickeln flexible, biegbare und sogar dehnbare elektronische Schaltkreise, die direkt auf die Haut aufgetragen werden können. Dieser Ansatz kann nicht nur Ihre Haut in einen Touchscreen verwandeln, sondern auch nützlich sein, wenn eine Person verbrannt wurde oder Probleme mit dem Nervensystem hat.
Die einfachste Version dieser Technologie ist das elektronische Tätowieren. Im Jahr 2004 stellten Wissenschaftler aus den USA und Japan eine Drucksensorschaltung vor, die aus vorgestreckten dünnen Siliziumstreifen besteht und direkt auf den Unterarm aufgebracht werden kann. Aber anorganische Materialien wie Silizium sind zäh und Leder ist flexibel und dehnbar. Daher suchen Forscher nach elektronischen Mikroschaltungen, die aus organischen Materialien (normalerweise speziellen Kunststoffen oder Formen von Kohlenstoff wie Graphen, die Elektrizität leiten) hergestellt werden können, als Grundlage für elektronische Haut.
Eine typische elektronische Haut besteht aus einer Matrix verschiedener elektronischer Komponenten - flexible Transistoren, OLEDs, Sensoren und organische Photovoltaikzellen (Solarzellen) -, die über dehnbare oder flexible leitfähige Drähte miteinander verbunden sind. Diese Geräte bestehen aus sehr dünnen Materialschichten, die flexibel gesprüht oder verdampft werden und große (bis zu mehreren zehn Quadratzentimetern) elektronische Schaltkreise in hautähnlicher Form erzeugen.
Ein Großteil der Bemühungen, diese Technologie in den letzten Jahren zu entwickeln, wurde von der Robotik und dem Wunsch angetrieben, Maschinen eine menschliche taktile Qualität zu verleihen. Wir haben E-Skin-Geräte, die die Annäherung von Objekten erfassen, die Temperatur messen und Druck ausüben. Dies hilft Robotern, sich ihrer Umgebung (und möglicherweise störender Personen) bewusster zu werden. Wenn E-Skin in die Wearable-Technologie integriert ist, kann es dasselbe für den Menschen tun, indem es beispielsweise schädliche oder unsichere Bewegungen während des Trainings erkennt.
Diese Technologie hat auch zu flexiblen Bildschirmen geführt; Mindestens ein Unternehmen hofft, die Haut in einen Touchscreen verwandeln zu können, indem Sensoren und Pico-Projektoren anstelle eines Displays verwendet werden.
Aber können wir diese Technologie eines Tages direkt in unseren Körper einbauen? Wird das üblich sein? Das Problem mit organischer Elektronik im Moment ist, dass sie nicht sehr vielversprechend ist und nicht die höchste Leistung zeigt. Schließlich bilden sich sogar E-Skin-Falten. Die Schichten lösen sich auf und die Schemata werden gebrochen. Außerdem sind Atome in organischen Materialien chaotischer angeordnet als in anorganischen Materialien. Aus diesem Grund bewegen sich die Elektronen in ihnen 1000-mal langsamer, die Geräte arbeiten langsamer und haben Probleme mit der Wärmeabfuhr.
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Biokompatibilität
Eine weitere große Herausforderung besteht darin, E-Haut in den menschlichen Körper zu integrieren, um keine damit verbundenen medizinischen Probleme zu verursachen und sie an das Nervensystem zu binden. Organische Materialien basieren auf Kohlenstoff (genau wie unser Körper), sind also gewissermaßen biokompatibel und werden vom Körper nicht abgestoßen. Aber Kohlenstoffpartikel passieren die Zellen, aus denen unser Körper besteht, gut, was bedeutet, dass sie zu Entzündungen führen, eine Immunantwort auslösen und möglicherweise sogar zum Auftreten von Tumoren führen können.
Wissenschaftler hatten jedoch einige Erfolge beim Versuch, elektronische Geräte an das Nervensystem zu binden. Wissenschaftler der Universität Osaka entwickeln Gehirnimplantate aus einer flexiblen Matrix organischer Dünnschichttransistoren, die durch bloßes Denken aktiviert werden können. Die Herausforderung besteht darin, dass ein invasiver Ansatz zu Problemen führen kann, insbesondere wenn wir anfangen, die Technologie am Menschen zu testen.
In den kommenden Jahren werden Prototypen von E-Skin-Geräten in Form von tragbaren Körpersensoren und möglicherweise Geräten zur Energiegewinnung aus Körperbewegungen definitiv an Zugkraft gewinnen. Es wird viel mehr Zeit für die Entwicklung komplexer Mikroschaltungen aufgewendet, wie sie in unseren Smartphones vorhanden sind. Wie viele Leute werden sich dafür entscheiden? Bist du bereit, zu 99% Cyborg zu werden?
ILYA KHEL
