Un nuovo materiale per futuri sensori ultrasensibili

(Università di Pisa) – Un nuovo materiale intelligente sviluppato al dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa permetterà di realizzare una nuova classe di sensori ultrasensibili per industria 4.0, medicina personalizzata e applicazioni robotiche. Autore dello studio è il gruppo di ricerca di Giuseppe Barillaro, in particolare Rossella Iglio, che ha sviluppato e testato il materiale in collaborazione con ricercatori del CNR-IEIIT di Pisa. Il principale vantaggio di questo materiale, rispetto a quelli finora utilizzati per realizzare sensori di spostamento e forza, è la sua capacità di misurare forze e spostamenti molto piccoli (come una zanzara – pochi micrometri e qualche decina di milligrammi), ma allo stesso tempo relativamente grandi (come un iPad – qualche centimetro e 500 g di peso), con la stessa accuratezza.

“In genere, queste due caratteristiche non coesistono in un unico materiale – spiega Barillaro – ma ingegnerizzando un materiale polimerico in forma di spugna microstrutturata, questo risulta molto morbido per basse deformazioni e forze, diventando sempre più duro all’aumentare del livello di deformazione/forza. La sua decorazione con una rete di nanotubi di carbonio ha permesso infine di tradurre le variazioni delle proprietà meccaniche del materiale in un segnale elettrico con elevata sensibilità. Crediamo che questo materiale potrà aprire nuove strade per la realizzazione di sensori capaci di monitorare in tempo reale e in maniera riproducibile forza/pressione e spostamento/deformazione in molti ambiti di industria 4.0, ma anche in campo medico e robotico”.

“Si tratta di un materiale piezoresistivo, cioè capace di tradurre una forza o uno spostamento in una variazione della sua resistenza elettrica, ottenuto decorando una spugna microstutturata di materiale polimerico flessibile e biocompatibile, con una rete nanostrutturata di nanotubi di carbonio”, aggiunge Rossella Iglio. “Il processo di preparazione è a basso costo, scalabile su grandi aree e adattabile a diverse geometrie, permettendo così di realizzare sensori di spostamento e forza sia puntiformi che distribuiti. Al momento stiamo lavorando allo sviluppo di sensori tattili, con il fine di realizzare una pelle artificiale capace di tradurre informazioni di forza e movimento in un segnale elettrico”.