(Phys.org)—I ricercatori hanno fabbricato una pelle intelligente che è autoalimentata dal suo contatto per attrito con gli oggetti che tocca. Quando un'ape striscia sulla pelle intelligente, la pelle non solo sente l'insetto, utilizza anche la carica triboelettrica spontanea che si accumula tra l'ape e la pelle intelligente per potenziare la sua capacità di rilevamento, eliminando la necessità di batterie. La pelle intelligente potrebbe avere applicazioni per i robot, sistemi di intelligenza artificiale, e arti bionici per gli amputati.

I ricercatori, guidato da Haixia Zhang all'Università di Pechino a Pechino, hanno pubblicato un articolo sulla nuova smart skin in un recente numero di ACS Nano .

"Per le pelli elettroniche convenzionali o le pelli intelligenti, hanno tutti bisogno di un alimentatore, " Zhang ha detto Phys.org . "Questo è un problema serio. È imbarazzante per gli utenti prendere un sottile, pelle intelligente flessibile e leggera insieme a una batteria dura e pesante che può funzionare solo per ore. La smart skin autoalimentata risolve fondamentalmente questo problema."

Come spiegano gli scienziati, le cariche triboelettriche si verificano ovunque due oggetti si toccano, anche se queste spese sono così piccole che spesso vengono trascurate.

"Immagina uno scenario in cui ti avvicini a un tavolo per prendere una tazza di caffè, " Zhang ha detto. "Cariche opposte saranno generate sulla superficie delle tue scarpe e sul terreno. Poi quando prendi la tazza per bere, le cariche opposte verranno generate sul palmo della mano e sul manico della tazza. Per di più, quando inghiotti il ​​caffè, le cariche si genereranno anche tra la superficie del tuo apparato digerente e il caffè. Abbiamo utilizzato questi addebiti spontanei, ma spesso ignorati, per rendere la nostra pelle intelligente totalmente autoalimentata".

Questo metodo di autoalimentazione è possibile perché la pelle intelligente consuma pochissima energia in primo luogo. La maggior parte delle altre skin intelligenti sviluppate in precedenza sono digitali, il che significa che la loro sensibilità alla risoluzione è determinata da una griglia di pixel. L'aumento della risoluzione di solito richiede l'aumento del numero di pixel ed elettrodi.

In contrasto, la nuova smart skin utilizza un metodo analogico che richiede solo quattro elettrodi. Gli elettrodi sono posizionati alle quattro estremità opposte della pelle intelligente. Quando un oggetto, come un dito, applica una pressione sulla pelle intelligente, genera una corrente attraverso la pelle che induce una tensione su ciascun elettrodo. Poiché la distanza tra la forza applicata e ciascun elettrodo è diversa, anche la tensione su ciascun elettrodo sarà diversa, e le relative tensioni possono essere utilizzate per individuare la posizione della forza applicata.

"Usiamo le cariche triboelettriche spontanee, combinato con induzione elettrostatica planare, per sentire il tocco applicato sulla pelle intelligente, " Zhang ha detto. "Le cariche triboelettriche si verificano ovunque nella nostra vita quotidiana quando due superfici si toccano. E quando una superficie carica si avvicina a un blocco di metallo (o elettrodo), indurrà le cariche opposte, che è l'effetto di induzione elettrostatica. L'intensità dell'effetto di induzione elettrostatica dipende dalla distanza tra la superficie caricata e il metallo."

Gli esperimenti dei ricercatori hanno dimostrato che, quando avvolto attorno a una mano robotica, la smart skin analogica può determinare la posizione di una forza applicata con una risoluzione media di 1,9 mm. Per dimostrare l'elevata sensibilità della pelle intelligente a forze molto piccole, i ricercatori hanno dimostrato che la pelle intelligente può rilevare la presenza di un'ape da 0,16 grammi, così come un grillo che salta.

Nel futuro, i ricercatori sperano di migliorare ulteriormente la pelle intelligente aumentando la sua risoluzione e sensibilità di rilevamento, che possono essere affrontati a basso costo poiché questi miglioramenti non richiedono elettrodi aggiuntivi. I ricercatori hanno anche in programma di sviluppare modi per proteggere la pelle intelligente dalle interferenze dell'ambiente e di altri componenti elettronici, il che pone un problema quando la smart skin è integrata nei telefoni cellulari.

"Rispetto alle smart skin digitali che sono state ampiamente studiate, le smart skin analogiche necessitano ancora di uno studio più approfondito, " Zhang ha detto. "Le smart skin analogiche hanno evidenti vantaggi in termini di risoluzione e consumo energetico. Spero che il nostro lavoro possa attirare più attenzione sulle smart skin analogiche".

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