E-skin: la pelle dei robot

E-skin, vale a dire una pelle artificiale sensibile al tatto fatta di nanofili semiconduttori. Si presenta così il nuovo materiale elettronico sviluppato nei laboratori della University of California di Berkeley. È la prima volta che un tessuto elettronico capace di percepire la pressione è formato unicamente da semiconduttori inorganici, come raccontano i ricercatori su Nature Materials. 

Finora i tentativi di creare in laboratorio un materiale equiparabile alla pelle si sono concentrati sull’utilizzo di materiali organici, soprattutto alla luce della loro flessibilità. “Il problema di questi materiali – ha spiegato Ali Javey, autore principale della ricerca – è la loro scarsa capacità come semiconduttori, che li porta a richiedere voltaggi piuttosto elevati per far funzionare i circuiti”. Al contrario, materiali inorganici, come il silicio cristallino, hanno eccellenti proprietà elettriche, ma sono tipicamente poco flessibili e rischiano dunque di rompersi. Di recente, però, è stato dimostrato che questi materiali possono diventare estremamente flessibili se utilizzati in forma di strisce o fili miniaturizzati.

Partendo da questa osservazione, il gruppo di Berkeley ha costruito un tessuto di pelle artificiale a partire da nanofili di germanio/silicio. Gli ingegneri hanno stampato i nanofili semiconduttori su una matrice quadrata di 7 centimetri formata da 342 quadratini, dove ciascun quadratino è composto da centinaia di nanofili. Così strutturata, la matrice opera ad un voltaggio inferiore ai 5 Volt, è sensibile a una pressione di 0-15 kilopascal (per comparazione, cento kPa è la pressione atmosferica a livello del mare) e resta intatta anche se sottoposta a flessione per oltre 2.000 volte.

Le principali possibili applicazioni della ricerca si hanno nella robotica. La e-skin, infatti, consentirebbe di superare una delle sfide più difficili in questo campo, vale a dire realizzare macchine capaci di regolare la loro forza in base all’oggetto con cui devono interagire. A lungo raggio, i ricercatori vorrebbero usare la e-skin per restituire il senso del tatto a persone con protesi. Per arrivare a tanto, tuttavia, sono necessari significativi progressi nell’integrazione tra sensori elettronici e sistema nervoso. “Al momento attuale – hanno spiegato gli autori – il problema principale è sviluppare un sistema più grande di matrici di pelle artificiale”.

Riferimento: doi:10.1038/nmat2834