Recentemente i ricercatori dell’Università di Donghua in Cina e del Centro Jülich per la scienza dei neutroni (JCNS) in Germania
Negli ultimi anni, la robotica da tutto il mondostanno cercando di creare sistemi artificiali che assomiglino a parti del corpo umano e ne riproducano le funzioni. Questi includono la pelle artificiale, uno strato protettivo che migliorerà anche le capacità sensoriali dei robot.
“Come sappiamo, la pelle è la più importanteun organo del corpo umano che funge da strato protettivo e interfaccia sensoriale per mantenere il nostro corpo sano e reattivo", ha detto a TechXplore Shentong Sun, uno degli autori dello studio. “Con il rapido sviluppo dell’intelligenza artificiale e della robotica morbida, gli ingegneri stanno cercando di rivestire i robot umanoidi con una pelle artificiale che riproduca tutte le proprietà meccaniche e sensoriali di un essere umano, in modo che percepiscano l’ambiente esterno in costante cambiamento, proprio come noi”.
Perché la pelle umana lo èsistema molto complesso, è estremamente difficile imitarne tutte le funzioni. Ad esempio, la pelle umana può percepire vari cambiamenti ambientali, tra cui pressione, deformazione superficiale e fluttuazioni di temperatura, semplicemente captando segnali elettronici basati su ioni.
Pelle ionica ibrida autorigenerante con una struttura in nanofibra basata sulla biotecnologia della vera pelle umana. Immagine: Wang et al.
Ispirato alla struttura naturale della pelleamico, gli ingegneri ne hanno creato uno artificiale basato su un nanotag autorigenerante e una matrice ionica. Riproducono rispettivamente le funzioni del collagene e dell'elastina (proteina del tessuto connettivo). Il risultato è un materiale che è morbido ma diventa duro quando viene allungato. Questa proprietà è nota come rigidità alla deformazione. Inoltre, la nuova pelle artificiale si autorigenera dopo i danni, è resistente alla fatica e risponde rapidamente alle deformazioni della forma, il che è particolarmente importante per le applicazioni sensoriali.
Ispirato alla nanofibra riparabilestruttura della pelle, gli ingegneri hanno creato una pelle ionica artificiale incorporando un'impalcatura nanomesh elastica autorigenerante in un'altra matrice ionica morbida autorigenerante. Il nanotag è stato ottenuto mediante elettrofilatura di un poliuretano sintetico, che è autorigenerante grazie allo scambio di legami disolfuro a temperatura ambiente. La matrice ionica è stata preparata evaporando una soluzione acquosa di acido poliacrilammide-acrilico, acido ialuronico e CaCl2 (cloruro di calcio).
Gli esperimenti hanno dimostrato che anche 10.000 cicli di stretching non hanno danneggiato la pelle. La soglia di fatica calcolata della pelle ionica ibrida è quasi il doppio di quella dei muscoli umani.
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Foto di copertina: Kai Jacobson/UBC Faculty of Applied Science, da un altro studio sulla pelle ionica