Un team di ricercatori dell’Università di Houston ha riportato una svolta nell’elettronica estensibile che può servire come pelle artificiale, consentendo ad una mano robotica di rilevare la differenza tra il caldo e il freddo e offrendo anche diversi vantaggi per una vasta gamma di dispositivi biomedici.
Il lavoro, riportato nella rivista Science Advances, descrive un nuovo meccanismo per la produzione di elettronica estensibile, un processo che si basa su materiali disponibili e facilmente reperibili e che può essere tradotto per la produzione commerciale.
Cunjiang Yu, assistente professore di ingegneria meccanica e autore leader della ricerca, ha spiegato che questo lavoro è stato il primo a creare un semiconduttore in un formato in gomma composito, progettato per consentire ai componenti elettronici di mantenere funzionalità anche dopo che il materiale viene allungato del 50 per cento. Si tratta, quindi, del primo semiconduttore in formato di gomma composito che consente di essere esteso senza alcuna speciale struttura meccanica.
Yu ha osservato che i semiconduttori tradizionali sono fragili e, usandoli con materiali non estensibili, richiedono un complesso sistema meccanico. Tutto ciò si traduce in qualcosa di più complesso e meno stabile della nuova scoperta, così come anche più costoso. “La nostra strategia ha vantaggi per la semplice fabbricazione, in produzione su scala, per l’integrazione ad alta densità, tolleranza alle tensioni e il tutto a basso costo“, spiega ancora l’autore dello studio.
Yu e i coautori dello studio – Hae-Jin Kim, Kyoseung Sim e Anish Thukral, tutti dell’UH Cullen College of Engineering – hanno sviluppato questa pelle elettronica per dimostrare che una mano robotica potrebbe, in futuro, percepire la temperatura dell’acqua calda e ghiacciata di un bicchiere, ad esempio. La pelle è stata anche in grado di interpretare i segnali informatici inviati alla mano e riprodurre i segnali dell’American Sign Language, ovvero il linguaggio americano dei segni. “La pelle robotica può tradurre il gesto in lettere leggibili che una persona come me può capire e leggere“, ha detto Yu.
La pelle artificiale è solo un’applicazione. I ricercatori hanno affermato che la scoperta di un materiale morbido, pieghevole e allungabile avrà un impatto notevole sul futuro sviluppo dell’elettronica morbida indossabile, tra cui il monitoraggio delle condizioni della salute, impianti medici e interfacce uomo-macchina.
Il semiconduttore composito elastico è stato preparato usando un polimero a base di silicio – noto come polidimetilsilossano o PDMS – e microfili per creare una soluzione che, in un materiale apposito – potesse trasportare corrente elettrica. “Si prevede che questa strategia di abilitazione dei semiconduttori elastomerici, possa far avanzare lo sviluppo di semiconduttori estensibili e dell’elettronica in una vasta gamma di applicazioni, come pelli artificiali, impianti biomedici e guanti chirurgici“.
