ลองนึกภาพหุ่นยนต์ที่ทำงานอยู่ใต้ทะเล แล้วถูกวัตถุมีคมกรีดจนเซนเซอร์เสียหาย แต่แทนที่จะต้องถูกนำขึ้นจากน้ำเพื่อซ่อม ระบบกลับ ตรวจพบความเสียหายและเริ่มฟื้นฟูตัวเองได้ แนวคิดนี้กำลังถูกพัฒนาให้เกิดขึ้นจริงด้วย “ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์” หรือ Electronic Skin
ทีมนักวิจัยจาก มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (NUS) และ มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหัวจง (Huazhong University of Science and Technology) พัฒนาเซนเซอร์ที่สามารถรับรู้การสัมผัส ตรวจจับความเสียหาย และซ่อมแซมตัวเองได้ แม้ทำงานอยู่ในน้ำ โดยมีการนำไปทดสอบกับทั้งถุงมือสำหรับนักดำน้ำและมือหุ่นยนต์สำหรับงานใต้น้ำ
แนวคิดหลักของงานวิจัยได้รับแรงบันดาลใจจาก ผิวหนังมนุษย์
ซึ่งไม่ได้มีหน้าที่เพียงรับสัมผัส แต่ยังสามารถรับรู้ความเจ็บปวดเมื่อเกิดบาดแผล และร่างกายก็เริ่มกระบวนการซ่อมแซมตัวเองตามมา นักวิจัยจึงพยายามรวมความสามารถเหล่านี้เข้าไว้ในระบบอิเล็กทรอนิกส์เดียวกัน
โครงสร้างของเซนเซอร์ประกอบด้วยวัสดุที่มีความยืดหยุ่นและสามารถซ่อมแซมตัวเองได้ ทำงานร่วมกับ ตัวนำโลหะเหลว ทำให้สามารถโค้งงอและยืดตามการเคลื่อนไหวได้โดยไม่เสียรูปง่าย เมื่อชั้นเซนเซอร์ถูกเข็มเจาะหรือเกิดรอยฉีก ความต้านทานทางไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปอย่างชัดเจน ซึ่งระบบสามารถตีความได้ว่าเป็นสัญญาณของ “ความเจ็บปวด” และแยกออกจากการสัมผัสทั่วไปได้
หลังตรวจพบความเสียหาย วัสดุจะเริ่มเชื่อมโครงสร้างกลับเข้าหากันผ่าน ปฏิสัมพันธ์ระดับโมเลกุลที่ย้อนกลับได้ ช่วยให้เซนเซอร์ฟื้นคืนความยืดหยุ่นและการทำงาน โดยผลการทดลองพบว่าวัสดุสามารถคืนความยืดหยุ่นได้สูงสุดประมาณ 92%
ที่น่าสนใจยิ่งกว่าคือประสิทธิภาพการฟื้นตัวของ “ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์” หรือ Electronic Skin เมื่ออยู่ในน้ำ
โดยหลังผ่านไป 10 วัน วัสดุสามารถฟื้นการทำงานได้เกือบ 100% ขณะที่การทดสอบในอากาศหลัง 7 วันให้ประสิทธิภาพประมาณ 82% และเมื่อได้รับความร้อนเล็กน้อย กระบวนการซ่อมแซมก็สามารถเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
สำหรับความเสียหายขนาดเล็ก เช่น รอยเจาะ เซนเซอร์สามารถฟื้นฟูประสิทธิภาพทางไฟฟ้าได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่วินาที โดยไม่ต้องมีการซ่อมจากภายนอก ส่วนรอยตัดขนาดใหญ่จำเป็นต้องกดพื้นผิวที่แยกออกให้กลับมาสัมผัสกันก่อน จากนั้นวัสดุจึงสามารถฟื้นตัวต่อได้เอง
ตรวจจับสัมผัสได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานภายนอก
อีกจุดเด่นของเทคโนโลยีนี้คือ ระบบตรวจจับการสัมผัสและวัตถุที่อยู่ใกล้สามารถ สร้างสัญญาณไฟฟ้าได้ด้วยตัวเอง โดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
ภายในเซนเซอร์มีแม่เหล็กขนาดเล็กและขดลวดที่ทำจากโลหะเหลว เมื่อมีแรงกดหรือมีวัตถุเคลื่อนเข้ามาใกล้ แม่เหล็กจะเคลื่อนที่สัมพันธ์กับขดลวดจนเกิดแรงดันไฟฟ้า ซึ่งสามารถนำไปใช้ตรวจจับการสัมผัสและระยะห่างของวัตถุได้
การออกแบบดังกล่าวช่วยลดการพึ่งพาแหล่งพลังงานภายนอก ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบสำคัญสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องทำงานใต้น้ำ เพราะการเปลี่ยนแบตเตอรี่หรือซ่อมวงจรในสภาพแวดล้อมดังกล่าวทำได้ยากกว่าปกติ เซนเซอร์มีเวลาตอบสนองประมาณ 41 มิลลิวินาที และยังคงทำงานได้หลังผ่านการใช้งานซ้ำถึง 10,000 ครั้ง ขณะที่การทดลองแช่น้ำต่อเนื่อง 10 วันยังพบว่าสามารถตรวจจับวัตถุได้
เปิดทางสู่หุ่นยนต์ที่ “รู้ว่าเจ็บ” และดูแลตัวเองได้
งานวิจัยนี้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials เมื่อเดือนเมษายน 2026 ในชื่อ A Self-Healing Magnetoelectric Sensor with Pain Sensing for Underwater Soft Electronics โดยทีมวิจัยนำโดยผู้ช่วยศาสตราจารย์ Tan Yu Jun จากภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์
เทคโนโลยีดังกล่าวอาจมีประโยชน์กับงานที่มนุษย์เข้าถึงได้ยาก ไม่ว่าจะเป็นการสำรวจโครงสร้างใต้น้ำ การตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐานทางทะเล การเก็บตัวอย่าง หรือการส่งหุ่นยนต์เข้าไปทำงานในพื้นที่ที่มีสิ่งกีดขวางและวัตถุมีคม
ในอนาคต แนวคิด “รับรู้–ตรวจพบความเสียหาย–ซ่อมตัวเอง” ยังสามารถต่อยอดไปยังหุ่นยนต์แบบนิ่ม อุปกรณ์สวมใส่ และอวัยวะเทียมที่ต้องสัมผัสกับมนุษย์โดยตรงได้อีกด้วย
tags : NUS CDE
