PIEL ARTIFICIAL SENSIBLE

Sensor nanohairs y chinitas

Reproducir las cualidades de la piel humana en un sensor sintético adecuado, es un desafío  por las graves limitaciones de diseño en este tipo de sensores, haciéndolos extraordinariamente complejos de fabricar.

Tiene el dispositivo que  ser delgado y lo suficientemente flexible como que permita envolver zonas de alta curvatura, como por ejemplo, los dedos de manos y pies sin que estos sufran daños. Es problemático porque los materiales utilizados en electrónica como el  silicio y el germanio, en su estado a granel, son duros y quebradizos.

Usando una variedad de métodos, varios grupos de investigación han realizado progresos en electrónica ”epidérmica” . En la Universidad de Illinois en Urbana-Champaing, el grupo de John Rogers, creó monitores inalámbricos de frecuencia cardíaca que se pegan a la piel como tatuajes temporales utilizando sólo fuerzas de Van der Waals mediante un método de transferencia de impresión para cortar trocitos individuales de silicio del tamaño de micras y adjuntarlas a un sustrato flexible.  Otros grupos de investigación, han creado circuitos eléctricos flexibles con nanotubos de carbono o grafeno.

Nanohairs PDMS - diagrama

En Corea del Sur, un equipo de investigadores de la Universidad de Seúl (SNU), junto a un científico del grupo de Rogers, ha producido un simple sensor, flexible y altamente sensible, basado en las fuerzas intermoleculares entre “nanohairs” (“nanopelos”). Este dispositivo equivalente a piel humana sintética es capaz de distinguir y medir la presión, así como el esfuerzo cortante y las fuerzas de torsión.

Este  simple sensor fue creado basado en “piezoresistance” donde los cambios en la conductividad eléctrica de un semiconductor son causados por la tensión mecánica aplicada. Su diseño utiliza dos capas finas ligeramente separadas de un polímetro flexible, el polimetilsiloxano (PDMS), cada uno cubierto con una fina capa de platino para hacerlos conducir electricidad; luego se cubre la superficie interior de ambas capas de polímero con una densa alfombra de platino cubierto de “nanohairs”. Entre lo pelos entrelazados, las fuerza de Van der Waals al actuar en las dos capas de polímero dibujan juntos una especie de velcro molecular; sin embargo, la resistencia de los pelos a la flexión actúa simultáneamente para empujarlos aparte, permitiendo el equilibrio de las dos fuerzas.

Los investigadores han demostrado la sensibilidad de su dispositivo midiendo una pequeña gota de agua rebotando en un superficie súper hidrófoba y también midiendo el cambio de velocidad e intensidad del latido del corazón, después de un ejercicio vigoroso al conectar un sensor a la arteria en la muñeca; así mismo, se ha demostrado la capacidad del sensor para medir la distribución espacial de la presión, mediante el uso de una red de sensores interconectados de 64 pixeles y la colocación de dos insectos pequeños – chinitas (mariquitas) – en lugares separados en su superficie, mapeando su desplazamiento mediante la presión que hacían los insectos caminando sobre el sensor.

El principal investigador Kahp-Yang Suh ha explicado que las técnicas utilizadas en la fabricación del sensor son económicas y fácil de reproducir.

La investigación ha sido publicada en Nature Materials.


Glosario:Fuerzas de Van der Waals es la fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas (o entre partes de la misma molécula) distintas a aquellas debido al enlace covalente o a la interacción electrostática de iones con otros o con moléculas neutras.
En ocasiones el termino se utiliza como un sinónimo para la totalidad de las fuerzas intermoleculares.  

Fuente: Physics World / Wikipedia / Crédito imágenes: Physics World

Leer Investigación:

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3380.html

Enlace: http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/jul/30/hairy-solution-to-making-sensitive-artificial-skin