¿Y si no tuviéramos piel? No tendríamos sentido del tacto, no detectaríamos frialdad o dolor, dejándonos ineptos para responder a cualquier situación. La piel no es solo un caparazón protector para los órganos, sino más bien una señalsistema de supervivencia que proporciona información sobre los estímulos externos o la temperatura, o un observatorio meteorológico que informa el clima. Los receptores táctiles, apretados por toda la piel, sienten la temperatura o los estímulos mecánicos, como tocar o pellizcar, y los convierten enseñales eléctricas al cerebro.
El desafío para la piel electrónica, que se está desarrollando para su uso en pieles artificiales o robots similares a humanos como los humanoides, es hacer que sienta las temperaturas y los movimientos como la piel humana los siente tanto como sea posible. Hasta ahora, hay pieles electrónicas quepuede detectar el movimiento o la temperatura por separado, pero ninguno es capaz de reconocer ambos simultáneamente como la piel humana.
Un equipo de investigación conjunto formado por el profesor de POSTECH Unyong Jeong y el Dr. Insang You del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, y el profesor Zhenan Bao de la Universidad de Stanford han desarrollado juntos la piel multimodal de iones electrónicos que puede medir la temperatura y la estimulación mecánicaal mismo tiempo. Los resultados de la investigación, publicados en la edición del 20 de noviembre de ciencia , se caracterizan por realizar estructuras muy sencillas mediante la aplicación de propiedades especiales de los conductores de iones.
Existen varios receptores táctiles en la piel humana que pueden detectar temperaturas frías o calientes, así como otras sensaciones táctiles como pellizcar, retorcer o empujar. A través de estos receptores, los humanos pueden distinguir entre los estímulos mecánicos y la temperatura. La piel electrónica convencionalfabricado hasta ahora tenía el problema de tener grandes errores en la medición de la temperatura si se aplicaban estímulos mecánicos a la piel.
La piel humana se puede estirar libremente pero es irrompible porque está llena de electrolitos, por lo que el equipo de investigación conjunto fabricó el sensor con ellos. También aprovecharon el hecho de que el material conductor de iones que contiene electrolito puede tener diferentes propiedades medibles según su mediciónfrecuencia. Sobre la base del nuevo hallazgo, se creó un receptor artificial multifuncional que puede medir una sensación táctil y la temperatura al mismo tiempo.
Además, el equipo de investigación derivó variables, el tiempo de relajación de la carga y la capacitancia normalizada, que solo responden a las temperaturas en los conductores de iones y las variables que solo responden a los estímulos mecánicos. Las salidas de las variables se pueden obtener midiendo solo ados frecuencias de medición. El tiempo de relajación de la carga, que es el tiempo que tarda en desaparecer la polarización de los iones, puede medir la temperatura y no responde a los movimientos, y la capacitancia normalizada puede medir los movimientos sin responder a la temperatura.
Este receptor artificial con una estructura simple electrodo-electrolito-electrodo tiene un gran potencial de comercialización y mide con precisión la temperatura del objeto aplicado, así como la dirección o el perfil de tensión ante estímulos externos como apretar, pellizcar, extender y retorcer.
Se prevé que la piel multimodal de iones electrónicos, que se puede estirar o modificar libremente pero que también puede detectar la temperatura, será aplicable en sensores de temperatura portátiles o en pieles de robot para robots similares a humanos como los humanoides.
"Cuando un dedo índice toca una piel electrónica, la piel electrónica detecta el contacto como un cambio de temperatura, y cuando un dedo empuja la piel, la parte posterior del área de contacto se estira y la reconoce como movimiento", explicó el Dr. Insang Youde POSTECH, quien es el primer autor del artículo. "Sospecho que este mecanismo es una de las formas en que la piel humana reconoce diferentes estímulos como la temperatura y el movimiento".
"Este estudio es el primer paso para abrir la puerta a la investigación electrónica multimodal de la piel utilizando electrolitos", comentó el profesor Unyong Jeong de POSTECH y el autor correspondiente. "El objetivo final de esta investigación es crear una piel artificial de iones electrónicos que simulereceptores y neurotransmisores táctiles humanos, que ayudarán a restaurar el sentido del tacto en pacientes que han perdido su sensación táctil debido a enfermedades o accidentes ".
La investigación se realizó con el apoyo del Global Frontier Project y el Programa de Investigadores de mitad de carrera del Ministerio de Ciencia y TIC, y el Programa de Desarrollo de Tecnología Estratégica Industrial del Ministerio de Comercio, Industria y Energía de Corea.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang POSTECH . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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