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(Foco Nanowerk) La piel electrónica, o e-skin, es una tecnología emergente que tiene como objetivo imitar las capacidades de detección de la piel humana utilizando materiales y sensores electrónicos flexibles. Un avance interesante en esta área es el desarrollo de pieles electrónicas multifuncionales: pieles electrónicas versátiles que pueden detectar simultáneamente múltiples estímulos como presión, temperatura y humedad.
Las pieles electrónicas multifuncionales integran diferentes tipos de sensores en sustratos delgados y estirables, lo que permite que un solo parche de piel electrónica monitoree una variedad de señales ambientales y fisiológicas. Esta combinación de flexibilidad y capacidades multisensoriales abre posibles aplicaciones para las pieles electrónicas en robótica, prótesis y dispositivos portátiles de seguimiento de la salud.
Si bien las primeras versiones de las pieles electrónicas se centraban en modalidades únicas, como el mapeo de presión, las nuevas técnicas de fabricación han permitido la integración de sensores de tensión, temperatura e incluso químicos en una única plataforma similar a una piel. El desarrollo de pieles electrónicas multifuncionales representa un paso prometedor hacia una piel sintética verdaderamente inteligente.
![e-skin multifuncional fabricado con un patrón metálico localizado en grietas](https://www.nanowerk.com/spotlight/id63899_1.jpg)
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Dalian han desarrollado una piel electrónica flexible que puede detectar el tacto y la temperatura, imitando las capacidades de la piel humana. E-Skin utiliza polímeros robustos y una novedosa técnica de “localización de grietas” para crear sensores altamente sensibles que pueden soportar condiciones extremas.
El equipo publicó sus resultados en Pequeño (“Piel electrónica multifuncional bioinspirada, ambientalmente adaptable y altamente sensible para la atención médica humana y sensaciones robóticas”). La piel humana contiene varios receptores que le permiten sentir la presión, la temperatura y otros estímulos. En los últimos años, los investigadores han estado trabajando en el desarrollo de pieles electrónicas (e-skins) con capacidades similares, con posibles aplicaciones en robótica, prótesis y seguimiento de la salud. Sin embargo, la mayoría de las pieles electrónicas actuales están diseñadas para rangos de temperatura estrechos y se degradan en entornos hostiles. Esto limita su uso para aplicaciones como robots industriales que operan en una amplia gama de temperaturas y entornos.
Para abordar esta limitación, los investigadores desarrollaron una piel electrónica hecha de poliimida, un polímero conocido por su estabilidad térmica, resistencia química y resistencia mecánica. La poliimida ofrece una tolerancia a la temperatura significativamente mayor en comparación con otros polímeros como el caucho de silicona y el poliuretano comúnmente utilizados en la investigación de la piel electrónica.
La innovación clave que permite esta durabilidad es la nueva técnica de «localización de grietas» de los investigadores para producir galgas extensométricas altamente sensibles en el sustrato flexible de poliimida. Primero forman una capa frágil de cromo para definir los lugares donde se forman las grietas. A continuación se deposita encima una capa conductora de oro dúctil. A medida que se estira la pila de material, se forman grietas selectivamente en la capa de oro sobre el cromo estampado, creando espacios a nanoescala en las pistas conductoras de oro. Estos espacios cambian la resistencia eléctrica del oro y permiten detectar los voltajes más pequeños. Las trazas de oro circundantes sin deformar sirven como sensores de temperatura.
Este método de localización de grietas dio como resultado galgas extensométricas con una sensibilidad (factor de medición) más de 80 veces mayor que los sensores de tensión flexibles tradicionales. Debido a que tanto los elementos sensores de deformación como de temperatura están hechos de oro, sus respuestas de temperatura son idénticas, lo que permite restar los efectos de la temperatura de la señal de deformación.
Los investigadores demostraron aplicaciones potenciales de la piel electrónica sensible y duradera para el control de la salud y la robótica. Cuando se aplicó en el cuello, e-skin pudo distinguir claramente la respiración normal de los patrones indicativos de apnea del sueño. Adjunto al brazo, monitoreaba cambios sutiles en la temperatura de la piel y la deformación muscular durante el ejercicio. Integrado en una pinza robótica suave, el E-Skin detectó la temperatura y la presión de agarre, capacidades que persistieron incluso cuando se sumergieron en solución salina fría.
Si bien se requieren más desarrollos para evaluar la capacidad de fabricación, la biocompatibilidad y la integración a gran escala en los sistemas de adquisición de datos, esta combinación de construcción robusta y alta sensibilidad podría ampliar significativamente la gama de condiciones y aplicaciones de las tecnologías de piel electrónica. Los autores sugieren que podría encontrar uso en pantallas táctiles flexibles, interfaces hombre-máquina y una variedad de entornos exigentes. A medida que avanzan las modalidades de detección y las interconexiones extensibles, las pieles electrónicas duraderas y de alto rendimiento pronto podrían igualar las capacidades de sus contrapartes biológicas.
De
Miguel
Berger
– Michael es autor de tres libros de la Royal Society of Chemistry: Nano-Society: Pushing the Boundaries of Technology, Nanotechnology: The Future is Tiny y Nanoengineering: The Skills and Tools Making Technology Invisible Copyright ©
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