hydrogels

Inventata la “pelle elettronica”

Un materiale che rispecchi l’elasticità, la forza e l’affabilità della pelle umana potrebbe essere utilizzato per raccogliere progressivamente informazioni naturali. La pelle elettronica, o e-skin, può assumere una funzione significativa nell’imminenza di farmaci all’avanguardia personalizzati, protesi, IA e delicate tecnologie meccaniche.

KAUST postdoc Yichen Cai ha dichiarato: “La pelle elettronica ideale impersonerà i numerosi elementi normali della pelle umana, per esempio, rilevando la temperatura e il contatto, in modo preciso e progressivo”.

In ogni caso, la realizzazione di gadget sensibili e adattabili, in grado di eseguire commissioni così fragili, sopportando in aggiunta i colpi e i graffi della normale esistenza quotidiana, è un test, e ogni materiale incluso deve essere deliberatamente progettato.

La maggior parte delle e-skins sono realizzate stratificando un nanomateriale funzionante (il sensore) su una superficie elastica che si unisce alla pelle umana. In ogni caso, l’associazione tra questi strati è spesso eccessivamente debole, il che diminuisce la durezza e l’affettabilità del materiale; d’altra parte, nel caso in cui sia eccessivamente solido, l’adattabilità viene limitata, rendendolo destinato a rompere molto il circuito.

“La scena dell’hardware della pelle continua a muoversi con un movimento meraviglioso”, dice Cai. “L’ascesa dei sensori 2D ha accelerato gli sforzi per incorporare questi materiali molecolarmente sottili e precisamente solidi in utili e resistenti pelli contraffatte”.

Un gruppo guidato da Cai e dall’associato Jie Shen ha ora costruito un robusto e-skin che utilizza un idrogel rinforzato con nanoparticelle di silice come substrato solido ed elastico e un MXene in carburo di titanio 2D come strato di rilevamento, legato insieme a nanofili eccezionalmente conduttivi.

“Gli idrogel sono costituiti per oltre il 70% da acqua, il che li rende veramente utilizzabili con i tessuti della pelle umana”, chiarisce Shen. Pre-estendendo l’idrogel in ogni modo, applicando uno strato di nanofili, e controllando poi con cautela la sua erogazione, gli analisti hanno realizzato dei percorsi conduttivi verso lo strato del sensore che sono rimasti impeccabili in ogni caso, quando il materiale è stato esteso a più volte la sua dimensione unica.

Il loro modello e-skin era in grado di rilevare oggetti a 20 cm di distanza, di reagire ai miglioramenti in meno di un decimo di secondo e, quando veniva utilizzato come sensore di peso, poteva riconoscere la calligrafia composta su di esso. Ha continuato a funzionare in modo ammirevole dopo 5.000 distorsioni, recuperando in circa un quarto di secondo ogni volta.

“È un risultato sorprendente per una e-skin mantenere la forza dopo l’uso ripetuto”, dice Shen, “che emula la flessibilità e il rapido recupero della pelle umana”.

Tali e-skin potrebbero schermare una serie di dati naturali, ad esempio, i cambiamenti nella tensione circolatoria, che possono essere distinti dalle vibrazioni nei corsi agli sviluppi di enormi appendici e articolazioni. Queste informazioni potrebbero poi essere condivise e archiviate nel cloud attraverso il Wi-Fi.

“Uno degli impedimenti rimasti all’utilizzo in lungo e in largo delle e-skins è l’aumento di scala dei sensori ad alta portata”, aggiunge il pioniere del gruppo Vincent Tung; “nonostante ciò, la fabbricazione di sostanze aggiunte con l’aiuto del laser offre nuove garanzie”.

“Noi immaginiamo un futuro per questa innovazione che va oltre la scienza”, aggiunge Cai.

“Il nastro estensibile del sensore sarebbe in grado di schermare il benessere ausiliario di cose senza vita, per esempio mobili e aerei”.

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