Creata in laboratorio la prima pelle artificiale grazie alle nanotecnologie

Si chiama “e-skin”, la pelle artificiale mille volte più sensibile di quella umana. Due gruppi di ricerca distinti sono arrivati allo stesso risultato uando materiali differenti. Stiamo parlando dell’Università di Stanford coordinato da Zhenan Bao e dell’Università di Berkeley guidato da Ali Javey.

I due progetti hanno preso due strade diverse: da una parte c’era Ali Javey della Berkeley, che ha puntato alla realizzazione di pelle artificiale attraverso nanocavi di germanio e silicio; dall’altra invece Zhenan Bao, della Stanford, ha sfruttato uno strato di gomma che incorpora dei condensatori in grado di calcolare la pressione esercitata.

Entrambe le strade, descritte nella rivista Nature Materials, hanno portato ad una ” pelle” che potrebbe essere utilizzata per dare a futuri robot sensibilità e tatto simili a quelli umani, per rivestire protesi di nuova generazione o ancora per nuove tecnologie touch screen.
Il nuovo materiale sensibile più della pelle umana è composto da sensori di pressione di nuova generazione, disposti su uno strato molto flessibile formato da un polimero. I due gruppi che hanno lavorato questo obiettivo sono entrambi californiani: quello

Il prototipo di e-skin di Javey misura 49 centimetri quadrati e può rilevare una pressione compresa tra 0 e 15 kilopascal, paragonabile alla forza utilizzata per premere i bottoni di una tastiera o per afferrare un oggetto delicato come un bicchiere.

Il prototipo di pelle artificiale di Zhenan Bao invece sfrutta la compressione di uno strato di gomma. “Il nostro tempo di risposta è paragonabile a quello della pelle umana, è molto, molto veloce, nello spazio di millisecondi. Questo significa che possiamo percepire la pressione istantaneamente”.
“I nostri sensori sono più sensibili della pelle umana”, spiega Zhenan Bao. “Uno sfioramento gentile della pelle – aggiunge – corrisponde a una pressione di circa 0,1 grammi applicata su un millimetro quadrato di superficie. I nostri sensori sono 1.000 volte più sensibili, percepiscono la pressione di un moscerino molto leggero (20 milligrammi) che si posa su di essi”.

Non è la prima volta, naturalmente, che si lavora alla pelle artificiale, molti gruppi di ricerca nel mondo ci stanno lavorando ed è una gara a chi produce ‘ pelle’ più sensibile e il più flessibile possibile perché essa assuma le sembianze e le capacità di quella umana. In robotica da anni si lavora a sensori che imitino i cinque sensi, su vista e udito sono stati fatti molti passi avanti, per olfatto e tatto il lavoro è più complesso.

La pelle artificiale copre una lacuna importante nella robotica. Se infatti abbiamo delle ottime alternative artificiali per i sensi dell’udito e della vista, come telecamere ad alta risoluzione e microfoni molto sensibili, per l’olfatto ed il tatto invece mancano dei sostituti degni di tal nome.

Il tatto in particolare rappresenta un ostacolo non indifferente: fino ad ora, il senso del tatto di un robot è stato realizzato inserendo sensori di pressione nei punti chiave di una mano robotica, come i polpastrelli. L’approccio è meno efficiente di una pelle artificiale, perchè limita i punti di presa di una mano robotica, e quindi la sua versatilità. La sfida di sviluppare una tecnologia sensibile come la pelle umana è stata raccolta con successo da Bao e Javey, che hanno creato, con metodi e tecnologie diversi, sensori tattili ultrasensibili, disponendoli su superfici flessibili e quindi molto adatte alla complessa realtà umana (per esempio alle protesi). Entrambi i gruppi hanno costruito sensori ultrasensibili e con alta reattività al tatto, cioè rapidissimi nella capacità di risposta, in pochi millesimi di secondo. Si tratta di un enorme balzo in avanti rispetto ai tentativi precedenti.

E continua: “Inizialmente, il prototipo sara più una periferica esterna, o forse una periferica che si connette ad altre parti del corpo per ottenere il senso del tatto. Questo attretto genererebbe un impulso che stimola le altri parti della pelle, dando per esempio un segnale come ‘la mia mano artificiale sta toccando qualcosa’”.
Saranno tuttavia necessari molti sforzi per poterla implementare su protesi di arti umani. “Come ultima cosa, in un futuro molto distante, vorremmo realizzare una pelle che sia il più simile a quella umana, e in grado di connettersi alle cellule nervose del braccio, e restituire il senso del tatto” spiegano gli inventori.

Ma le idee non finiscono qui e c’è ancora spazio per tanta ricerca per rendere la pelle artificiale sempre più simile a quella umana in quanto a sensibilità: ad esempio, spiega John Boland del Trinity College di Dublino commentando sulla stessa rivista le due ricerche, si potrebbe arricchire la pelle artificiale di sensori di temperatura e di umidità, o addirittura creare dei sensori che simulino la sensibilità dei follicoli piliferi e del cuoio capelluto.

Gli spazi applicativi sono enormi, dichiara Boland, non solo le protesi o la robotica: “La pelle artificiale potrebbe servire per concepire strumenti di precisione che potenzino la destrezza e la manualità umane, strumenti che potrebbero essere usati per esempio in chirurgia mininvasiva. Altre potenziali applicazioni riguardano la tecnologia del touch screen. Comunque saranno sensori a basso costo e ultrasensibili e apporteranno vere e proprie rivoluzioni nel campo della robotica.

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *