Pelle flessibile per robot morbidi, incastonato con nanofili elettrici, combina la conduttività con la sensibilità all'interno dello stesso materiale.

Una pelle morbida artificiale imbevuta di elettronica flessibile potrebbe migliorare il modo in cui i robot percepiscono e interagiscono con l'ambiente circostante, I ricercatori KAUST hanno dimostrato. Il team ha scoperto come programmare la conduttività elettrica e il rilevamento della deformazione in un singolo materiale incorporato in una pelle polimerica elastica. La scoperta potrebbe anche avere applicazioni in dispositivi elettronici indossabili.

Quando un animale allunga un arto, una rete di nervi e sensori all'interno della pelle fornisce un feedback che lo aiuta a orientare l'arto nello spazio e ad interagire con l'ambiente circostante. Incorporare una rete di sensori di deformazione e cablaggio connettivo in una pelle artificiale flessibile darebbe ai robot morbidi un feedback sensoriale simile, aiutandoli a navigare autonomamente nel loro ambiente, dice Gilles Lubineau, che ha condotto la ricerca.

Fino ad ora, i ricercatori hanno utilizzato materiali diversi per i componenti di cablaggio di rilevamento e conduttivi, aggiungendo costi e complessità al processo di fabbricazione, spiega Ragesh Chellattoan, un dottorato di ricerca studente nella squadra di Lubineau. "Il nostro obiettivo è ottenere connettività sia di rilevamento che di cablaggio in un unico materiale, " lui dice.

Il team ha sviluppato un materiale artificiale che comprende un polimero flessibile incorporato con nanofili d'argento. Individualmente, ogni nanofilo è conduttivo, ma l'elevata resistenza alle giunzioni tra loro limita la conduttività complessiva attraverso il materiale. La resistenza aumenta notevolmente quando il materiale viene flesso e i nanofili vengono separati in modo tale che la rete di nanocavi agisca come un sensore di deformazione.

Ma quel comportamento può essere alterato, la squadra ha mostrato. L'applicazione di una tensione continua ha reso la rete di nanocavi molto calda nei punti di alta resistenza, dove si incontrano i nanofili. Questo riscaldamento localizzato agisce per saldare insieme i nanofili vicini, formando una rete altamente conduttiva saldamente legata che è impermeabile all'allungamento e alla flessione. "La saldatura elettrica unisce migliaia di giunzioni nella rete entro 30 secondi, " Dice Chellattoan. Cambiare il modo in cui viene introdotta la corrente controlla quali parti diventano conduttrici.

I ricercatori hanno creato una pelle elastica per una action figure giocattolo per dimostrare il loro materiale. Hanno rivestito una delle gambe della figura con la pelle artificiale e poi hanno applicato la tensione CC solo al lato sinistro della gamba prima di flettere la gamba al ginocchio e osservare cosa è successo. Dal lato giusto, la rete di nanofili fungeva da sensore di deformazione in grado di rilevare la posizione delle gambe mentre il ginocchio della figura veniva piegato e raddrizzato; il lato sinistro ha mostrato un'elevata conduttività indipendentemente dalla posizione delle gambe.

Il prossimo passo, Chellattoan dice, consiste nell'ottenere un maggiore controllo sul punto in cui si formano le saldature dei nanofili. Ciò darebbe ai ricercatori la capacità di disegnare schemi conduttivi precisi nella pelle artificiale.