Una pelle artificiale che permette a una mano robotica di sentire la differenza tra caldo e freddo. È quanto ha realizzato un gruppo di ricercatori dell’Università di Houston, Texas (Stati Uniti), segnando, con il suo lavoro, una svolta nell’elettronica estensibile.
La ricerca, pubblicata nella rivista Science Advances, ha infatti avuto come importante risultato quello di mettere a punto un nuovo meccanismo per la produzione di elettronica estensibile, attraverso un processo che si basa su materiali facilmente accessibili e che, altrettanto facilmente, può essere scalato per la produzione commerciale. La realizzazione di una mano robotica evoluta è solo uno delle possibili applicazioni di tale meccanismo, che offre una serie di vantaggi anche per una vasta gamma di dispositivi biomedici.
Efficiente, economico e scalabile
Il meccanismo sviluppato è il primo che consente di creare un semiconduttore in un formato in gomma composito, progettato per permettere ai componenti elettronici di mantenere funzionalità anche dopo che il materiale viene esteso del 50%. Il tutto senza l’impiego di alcuna speciale struttura meccanica.
Cunjiang Yu, assistente professore di ingegneria meccanica presso l’ateneo di Houston e a capo del team di ricercatori, ha spiegato che i semiconduttori tradizionali sono fragili e se usati in materiali estensibili richiedono un complesso sistema di sistemazione meccanica. Il risultato è comunque più complesso, meno stabile e più costoso rispetto alla nuova scoperta. «La nostra strategia assicura vantaggi per la semplicità di fabbricazione, la produzione scalabile, l’integrazione ad alta densità, la tolleranza alle tensioni e il basso costo», ha commentato.
Una pelle elettronica ad alta sensibilità
La prima applicazione che i ricercatori hanno testato è stata la creazione di una pelle elettronica che hanno usato per dimostrare che una mano robotica potrebbe sentire la temperatura dell’acqua calda o ghiacciata di una tazza. Ma non solo. La pelle è stata anche in grado di interpretare i segnali informatici inviati alla mano e riprodurre i segnali dell’American sign language, il linguaggio dei segni americano. «La pelle robotica può tradurre il gesto in lettere leggibili che una persona come me può capire e leggere», ha dichiarato Yu.
Ma questa è solo una delle possibili applicazioni. Un materiale morbido, pieghevole, estensibile e che può anche essere sottoposto a torsioni avrà un impatto importante anche sul futuro sviluppo dell’elettronica morbida indossabile, ad esempio nella realizzazione di dispositivi per il monitoraggio delle condizioni di salute, di impianti medici e di interfacce uomo-macchina.
Il futuro dei semiconduttori elestomerici
Il semiconduttore composito elastico è stato realizzando usando un polimero a base di silicio noto come polidimetilsilossano, o Pdms e nanofili per creare una soluzione che, inserita in un apposito materiale consente la trasmissione di energia elettrica.
La previsione degli autori della ricerca, ma anche il loro auspicio, è che tale strategia di abilitazione dei semiconduttori elastomerici, che prevede il percolamento di nanofili semiconduttori in un materiale gommoso, farà avanzare lo sviluppo di semiconduttori elastici e, di conseguenza, dell’elettronica estensibile per una vasta gamma di applicazioni, che va dalle pelli artificiali agli impianti biomedici ai guanti chirurgici.
