Piel flexible para robots blandos, incrustado con nanocables eléctricos, combina conductividad con sensibilidad dentro del mismo material.

Una piel suave artificial imbuida de componentes electrónicos flexibles podría mejorar la forma en que los robots perciben e interactúan con su entorno. Los investigadores de KAUST lo han demostrado. El equipo ha descubierto cómo programar la conductividad eléctrica y la detección de tensión en un solo material incrustado en una piel de polímero elástico. El descubrimiento también podría tener aplicaciones en dispositivos electrónicos portátiles.

Cuando un animal estira una extremidad, una red de nervios y sensores dentro de la piel proporciona información que la ayuda a orientar la extremidad en el espacio e interactuar con su entorno. Incrustar una red de sensores de tensión y cableado de conexión en una piel artificial flexible proporcionaría a los robots blandos una retroalimentación sensorial similar, ayudándoles a navegar de forma autónoma por su entorno, dice Gilles Lubineau, quien dirigió la investigación.

Hasta ahora, Los investigadores han utilizado diferentes materiales para los componentes de cableado conductores y sensores, agregando costo y complejidad al proceso de fabricación, explica Ragesh Chellattoan, un doctorado estudiante en el equipo de Lubineau. "Nuestro objetivo es conseguir conectividad tanto de detección como de cableado en un solo material, " él dice.

El equipo desarrolló un material artificial que comprende un polímero flexible incrustado con nanocables de plata. Individualmente, cada nanoalambre es conductor, pero la alta resistencia en las uniones entre ellos limita la conductividad general a través del material. La resistencia aumenta notablemente cuando el material se flexiona y los nanocables se separan de manera que la red de nanocables actúa como un sensor de deformación.

Pero ese comportamiento se puede alterar, el equipo mostró. La aplicación de un voltaje de CC hizo que la red de nanocables se calentara mucho en los puntos de alta resistencia, donde se encuentran los nanocables. Este calentamiento localizado actúa para soldar los nanocables vecinos entre sí, formando una red altamente conductora firmemente unida que es impermeable al estiramiento y flexión. "La soldadura eléctrica une miles de uniones en la red en 30 segundos, ", Dice Chellattoan. Cambiar la forma en que se introduce la corriente controla qué partes se vuelven conductoras.

Los investigadores crearon una piel elástica para una figura de acción de juguete para demostrar su material. Cubrieron una de las piernas de la figura con la piel artificial y luego aplicaron voltaje de CC solo en el lado izquierdo de la pierna antes de flexionar la pierna en la rodilla y observar lo que sucedía. En el lado derecho, la red de nanocables actuaba como un sensor de tensión que podía detectar la posición de la pierna cuando la rodilla de la figura estaba doblada y enderezada; el lado izquierdo mostró una alta conductividad independientemente de la posición de las piernas.

El siguiente paso, Chellattoan dice:es obtener un mayor control sobre dónde se forman las soldaduras de nanocables. Esto les daría a los investigadores la capacidad de dibujar patrones conductores precisos en la piel artificial.