(Phys.org) — I ricercatori della North Carolina State University hanno utilizzato nanofili d'argento per sviluppare dispositivi indossabili, sensori multifunzionali che potrebbero essere utilizzati in ambito biomedico, applicazioni militari o atletiche, comprese nuove protesi, sistemi robotici e touch panel flessibili. I sensori possono misurare la deformazione, pressione, tocco umano e segnali bioelettronici come gli elettrocardiogrammi.

"La tecnologia si basa o sulla deformazione fisica o sui cambiamenti del campo elettrico "a frange". Quest'ultimo è molto simile al meccanismo utilizzato nei touch screen degli smartphone, ma i sensori che abbiamo sviluppato sono estensibili e possono essere montati su una varietà di superfici curvilinee come la pelle umana, "dice Shanshan Yao, un dottorato di ricerca studente presso NC State e autore principale di un documento sul lavoro.

"Questi sensori potrebbero essere utilizzati per aiutare a sviluppare protesi che rispondono al movimento di un utente e forniscono feedback quando sono in uso, "dice il dottor Yong Zhu, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la NC State e autore senior dell'articolo. "Potrebbero anche essere usati per creare robotica in grado di 'sentire' il loro ambiente, oppure i sensori potrebbero essere incorporati negli indumenti per tracciare il movimento o monitorare la salute fisica di un individuo".

I ricercatori si sono basati sul precedente lavoro di Zhu per creare conduttori altamente conduttivi ed elastici realizzati con nanofili d'argento. Nello specifico, i ricercatori hanno inserito un materiale isolante tra due dei conduttori estensibili. I due strati hanno quindi la capacità – detta “capacità” – di immagazzinare cariche elettriche. spingendo, tirando o toccando i conduttori estensibili cambia la capacità. I sensori funzionano misurando tale variazione di capacità.

"Creare questi sensori è semplice e a basso costo, " dice Yao. "E abbiamo già dimostrato i sensori in diverse applicazioni prototipo."

Per esempio, i ricercatori hanno utilizzato questi sensori per monitorare il movimento del pollice, che può essere utile nel controllo di dispositivi robotici o protesici. I ricercatori hanno anche dimostrato un'applicazione per monitorare i movimenti del ginocchio mentre un soggetto di prova è in esecuzione, camminare e saltare.

"La deformazione coinvolta in questi movimenti è grande, e romperebbe molti altri dispositivi sensori, " dice Zhu. "Ma i nostri sensori possono essere allungati al 150 percento o più della loro lunghezza originale senza perdere funzionalità, in modo che possano gestirlo."

I ricercatori hanno anche sviluppato una serie di sensori in grado di mappare la distribuzione della pressione, che è importante per l'uso in applicazioni di robotica e protesi. I sensori mostrano un tempo di risposta rapido – 40 millisecondi – in modo che la deformazione e la pressione possano essere monitorate in tempo reale.