Immagina di navigare in una realtà virtuale con lenti a contatto o di utilizzare il tuo smartphone sott’acqua: tutto questo e molto altro potrebbe presto diventare realtà grazie alle innovative e-skin. Un team di ricerca guidato dall’Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) ha sviluppato una pelle elettronica in grado di rilevare e tracciare con precisione i campi magnetici utilizzando un unico sensore globale. Questa pelle artificiale non è solo leggera, trasparente e permeabile, ma imita anche le interazioni della pelle reale e del cervello, come riportato nella rivista Nature Communications.
Originariamente sviluppate per la robotica, le e-skin imitano le proprietà della pelle reale. Possono conferire ai robot un senso del tatto o sostituire sensi persi negli esseri umani. Alcune sono persino in grado di rilevare sostanze chimiche o campi magnetici. Tuttavia, la tecnologia presenta anche dei limiti. Le e-skin altamente funzionali sono spesso poco pratiche perché si basano su elettronica estesa e grandi batterie. “Le tecnologie precedenti utilizzavano numerosi sensori individuali e transistor per localizzare le fonti di un campo magnetico, simili ai sensori tattili in un display di smartphone. La nostra idea era di sviluppare un sistema più efficiente dal punto di vista energetico, più simile alla nostra morbida pelle umana e quindi più adatto agli esseri umani”, afferma Denys Makarov dell’Istituto di Fisica dei Fasci Ionici e Ricerca sui Materiali presso HZDR.
Più leggera, più flessibile, più intelligente. I ricercatori hanno quindi sostituito i substrati rigidi e ingombranti che solitamente ospitano l’elettronica con una membrana sottile, leggera e flessibile, spessa solo pochi micrometri. L’intera membrana è otticamente trasparente e perforata, rendendo la pelle artificiale permeabile all’aria e all’umidità, permettendo alla pelle reale sottostante di respirare.
Tuttavia, una membrana così ultra-sottile può ospitare una quantità limitata di componenti elettronici. Ecco perché le nuove e-skin presentano uno strato funzionale magnetosensibile, che funge da superficie sensore globale per localizzare con precisione l’origine dei segnali magnetici. Poiché i campi magnetici alterano la resistenza elettrica del materiale, un’unità di analisi centrale è in grado di calcolare la posizione del segnale basandosi su questi cambiamenti. Questo non solo emula il funzionamento della pelle reale, ma consente anche di risparmiare energia.
Pelle artificiale per un’esperienza sensoriale quasi umana. “Queste e-skin magnetosensibili su larga scala sono una novità”, afferma Pavlo Makushko, dottorando presso HZDR e primo autore dello studio. “Concettualmente, le e-skin ora funzionano più come il corpo umano. Non importa dove tocco la pelle reale, il segnale viaggia sempre attraverso i nervi fino al cervello, che elabora il segnale e registra il punto di contatto. Le nostre e-skin hanno anche una singola superficie sensore globale, proprio come la nostra pelle. E un’unica unità di elaborazione centrale ricostruisce il segnale, proprio come il nostro cervello.
Questo è reso possibile dalla tomografia, un metodo utilizzato anche per le scansioni mediche MRI o CT. Ricostruisce la posizione di un segnale da un gran numero di immagini individuali. Questa tecnologia è nuova per le e-skin con sensori di campo magnetico, in quanto precedentemente considerata troppo insensibile.
Fonte: Science Daily
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