Immagina di avere una pelle così elastica da poterla allungare fino a più del doppio della sua lunghezza normale in qualsiasi direzione, ripetutamente, ma che si riaprirebbe sempre completamente senza rughe quando la lasci andare. Sicuramente non avresti mai bisogno di Botox.

Questa invidiabile elasticità è una delle numerose nuove funzionalità integrate in un nuovo sensore di pressione trasparente simile alla pelle che è l'ultimo sensore sviluppato da Zhenan Bao di Stanford, professore associato di ingegneria chimica, nella sua ricerca per creare una "super pelle" artificiale. Il sensore utilizza una pellicola trasparente di nanotubi di carbonio a parete singola che fungono da minuscole molle, consentendo al sensore di misurare con precisione la forza su di esso, se viene tirato come caramelle o spremuto come una spugna.

"Questo sensore è in grado di registrare una pressione che va da una presa salda tra il pollice e l'indice al doppio della pressione esercitata da un elefante in piedi su un piede, " ha detto Darren Lipomi, un ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Bao, che fa parte del gruppo di ricerca.

"Niente di tutto ciò causa deformazioni permanenti, " Egli ha detto.

Lipomi e Michael Vosgueritchian, studente laureato in ingegneria chimica, e Benjamin Tee, studente laureato in ingegneria elettrica, sono gli autori principali di un articolo che descrive il sensore pubblicato online il 23 ottobre da Nanotecnologia della natura . Bao è un coautore del documento.

I sensori potrebbero essere utilizzati nella realizzazione di arti protesici sensibili al tocco o robot, per varie applicazioni mediche come bende sensibili alla pressione o schermi tattili su computer.

L'elemento chiave del nuovo sensore è la pellicola trasparente di "nano-molle" di carbonio, " che viene creato spruzzando nanotubi in sospensione liquida su un sottile strato di silicone, che viene poi allungato.

Quando i nanotubi vengono aerografati sul silicone, tendono ad atterrare in piccoli gruppi orientati casualmente. Quando il silicone è allungato, alcuni dei "nano-fasci" vengono tirati in allineamento nella direzione dell'allungamento.

Quando il silicone viene rilasciato, ritorna alle sue dimensioni originali, ma i nanotubi si deformano e formano piccole nanostrutture che sembrano molle.

"Dopo aver eseguito questo tipo di pre-stiramento ai nanotubi, si comportano come molle e possono essere allungati ancora e ancora, senza alcun cambiamento permanente nella forma, " ha detto Bao.

Allungando il silicone rivestito di nanotubi una seconda volta, nella direzione perpendicolare alla prima direzione, fa sì che alcuni degli altri fasci di nanotubi si allineino nella seconda direzione. Ciò rende il sensore completamente estensibile in tutte le direzioni, con rimbalzo totale in seguito.

Inoltre, dopo lo stiramento iniziale per produrre le "nano-molle, " stiramenti ripetuti al di sotto della lunghezza del tratto iniziale non modificano significativamente la conduttività elettrica, ha detto Bao. Mantenere la stessa conduttività sia nella forma allungata che non allungata è importante perché i sensori rilevano e misurano la forza che viene loro applicata attraverso queste nanostrutture a molla, che fungono da elettrodi.

I sensori sono costituiti da due strati di silicone rivestito di nanotubi, orientato in modo che i rivestimenti siano faccia a faccia, con uno strato di un tipo di silicone più facilmente deformabile tra di loro.

Lo strato intermedio di silicone immagazzina la carica elettrica, molto simile a una batteria. Quando si esercita pressione sul sensore, lo strato intermedio di impacchi di silicone, che altera la quantità di carica elettrica che può immagazzinare. Tale cambiamento viene rilevato dai due film di nanotubi di carbonio, che agiscono come i terminali positivo e negativo di una tipica batteria per automobile o torcia.

Il cambiamento rilevato dai film di nanotubi è ciò che consente al sensore di trasmettere ciò che "sente".

Se il sensore viene compresso o esteso, i due nanofilm vengono avvicinati, che sembra che potrebbe rendere difficile rilevare quale tipo di deformazione si sta verificando. Ma Lipomi ha detto che dovrebbe essere possibile rilevare la differenza dal modello di pressione.

Con compressione, ti aspetteresti di vedere una sorta di schema a occhio di bue, con la massima deformazione al centro e deformazione decrescente man mano che ci si allontana dal centro.

"Se il dispositivo è stato afferrato da due tenaglie opposte e allungato, la deformazione maggiore sarebbe lungo la retta tra le due tenaglie, " disse Lipomi. La deformazione diminuiva man mano che ti allontanavi dalla linea.

Il gruppo di ricerca di Bao aveva precedentemente creato un sensore così sensibile alla pressione da poter rilevare pressioni "ben al di sotto della pressione esercitata da una carcassa di mosca blu da 20 milligrammi" con cui i ricercatori l'hanno testata. Questo ultimo sensore non è così sensibile, lei disse, ma questo perché i ricercatori si sono concentrati sul renderlo estensibile e trasparente.

"Non abbiamo dedicato molto tempo a cercare di ottimizzare l'aspetto della sensibilità su questo sensore, " ha detto Bao.

"Ma il concetto precedente può essere applicato qui. Abbiamo solo bisogno di apportare alcune modifiche alla superficie dell'elettrodo in modo da poter avere la stessa sensibilità".