Secondo gli studi recenti, la pelle elettronica (o e-skin), potrebbe svolgere un ruolo importante nella realizzazione di protesi di ultima generazione. Utile nella medicina individuale, nella robotica e nell’intelligenza artificiale (IA).
La pelle elettronica
La pelle elettronica è sostanzialmente un tessuto che riproduce la pelle umana in termini di forza, elasticità e sensibilità. Il suo utilizzo è servito a raccogliere dati biologici in tempo reale.
L’autore del progetto Yichen Cai della King Abdullah University of Science and Technology in Arabia Saudita ha affermato che “la pelle elettronica ideale è in grado di imitare le funzioni naturali della pelle umana. Come il rilevamento del tatto e della temperatura, in modo accurato e in tempo reale“.
Tuttavia, realizzare un’elettronica adeguatamente versatile rappresenta un compito estremamente difficile. Perché deve essere in grado di svolgere compiti molto complessi e allo stesso tempo di sopportare gli urti e i graffi della vita di tutti i giorni . Inoltre, ogni materiale utilizzato deve essere progettato nei minimi particolari.
La maggior parte delle e-skins è realizzata mediante la stratificazione di un nano-materiale attivo. Il cosiddetto sensore su una superficie elastica si attacca alla pelle umana. Il problema è, però, che la connessione tra questi strati è spesso troppo debole. E questo riduce la resistenza e la sensibilità del materiale. Invece, nel caso in cui la resistenza sia troppa, la flessibilità viene limitata, rendendo più probabile la rottura e la conseguente interruzione del circuito elettronico.
L’evoluzione della e-skin
“Il mondo della e-skin continua a muoversi a un ritmo incredibile. La nascita dei sensori 2D ha accelerato gli interventi per incorporare questi materiali atomicamente sottili e meccanicamente forti in pelli artificiali funzionali e durevoli”, ha detto Cai.
Recentemente, però, gli esperti hanno creato un tipo di pelle artificiale resistente che utilizza un idrogel rinforzato, grazie all’utilizzo di nano-particelle di silicio. Questo viene usato come substrato forte ed elastico. Mentre una seconda parte in carburo di titanio 2D MX-eni viene sfruttata come strato di rilevazione, ed è legata insieme a nano-fili ad alta conduzione.
“Gli idrogel sono costituiti per oltre il 70% da acqua, il che li rende molto compatibili con i tessuti della pelle umana”, hanno detto i ricercatori.
Infatti, facendo un pre-stretching dell’idrogel in tutte le direzioni, applicando uno strato di nano-fili, e controllando attentamente il suo rilascio, il team ha creato dei percorsi conduttivi verso lo strato del sensore. Questi percorsi conduttivi sono rimasti intatti anche quando il materiale è stato allungato a 28 volte la sua dimensione originale.
Il loro prototipo di e-skin è stato in grado di rilevare oggetti a 20 centimetri di distanza. Ha saputo rispondere agli stimoli in meno di un decimo di secondo. Inoltre, quando è stato utilizzato come sensore di pressione, ha distinto la calligrafia scritta a mano su di esso. Infine, ha continuato a funzionare correttamente anche dopo 5.000 deformazioni, riprendendosi in circa un quarto di secondo ogni volta.
“Mantenere la resistenza anche dopo un utilizzo ininterrotto, per un e-skin, rappresenta un risultato straordinario”, ha riportato il team.
Pelle elettronica come la pelle reale: work in progress
In precedenza, un altro studio pubblicato sulla rivista Advanced Intelligent Systems, ha riportato che i ricercatori della RMIT University in Australia hanno sviluppato una pelle artificiale elettronica che reagisce al dolore proprio come la pelle reale.
Ciò apre la strada verso la realizzazione di protesi migliori, alla robotica più intelligente e ad alternative non invasive agli innesti cutanei.
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