I robot in stile "Terminator" potrebbero diventare realtà

Immagine creata dall'intelligenza artificiale

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I robot in stile "Terminator" potrebbero diventare realtà grazie a questa pelle realistica e autoriparante
È una pelle elastica che dopo essere stata forata o tagliata può guarire da sola, affermano gli autori dell'anticipo.

Gli scienziati della Stanford University hanno sviluppato una pelle elettronica multistrato autorigenerante. I ricercatori hanno raggiunto questo significativo progresso nella tecnologia della pelle sintetica traendo ispirazione dalle straordinarie capacità di guarigione naturale della pelle umana.

"Abbiamo raggiunto quella che riteniamo essere la prima dimostrazione di un sensore a film sottile multistrato che si riallinea automaticamente durante la guarigione. Questo è un passaggio cruciale per imitare la pelle umana, che ha più strati che si riassemblano correttamente durante il processo di guarigione", spiega Chris Cooper, autore principale del risultato. "È morbido ed elastico. Ma se lo fori, lo tagli o lo tagli, ogni strato guarirà selettivamente per ripristinare la funzione complessiva ", aggiunge Sam Root, un altro degli autori. "Proprio come la vera pelle", confronta.

Root afferma che il gruppo di ricerca potrebbe creare una pelle sintetica multistrato con singoli strati funzionali così sottili che una pila di 10 o più strati non è più spessa di un foglio di carta . Grazie a questo concetto, ogni strato può essere progettato per rilevare vari cambiamenti. "Uno strato può sentire pressione, un'altra temperatura e un'altra tensione", spiega.

Gli ingegneri notano che le pelli sintetiche autorigeneranti esistenti devono essere riallineate manualmente, ma un leggero disallineamento degli strati potrebbe compromettere il recupero funzionale. Il risultato attuale è distintivo in quanto gli strati si riconoscono e si allineano con strati simili durante il processo di guarigione, ripristinando la funzionalità strato dopo strato mentre guariscono.

Video mostra la pelle sintetica costruita in laboratorio

Qual è il segreto di questo risultato inedito?

Il segreto è nei materiali utilizzati: PPG (glicole polipropilenico) e PDMS (polidimetilsilossano, meglio conosciuto come silicone). Entrambi sono biologicamente compatibili e hanno proprietà elettriche e meccaniche simili a quelle della gomma. Mescolandoli con nanoparticelle o microparticelle, la loro conduttività elettrica aumenta . Quando riscaldati, si ammorbidiscono e scorrono, ma si solidificano quando vengono raffreddati. Sebbene questi polimeri non si mescolino, a causa dei legami idrogeno che formano, aderiscono fortemente l'uno all'altro per creare un materiale multistrato durevole.

Riscaldando la pelle sintetica, i ricercatori sono stati in grado di accelerare il processo di guarigione. A temperatura ambiente, l'indurimento può richiedere fino a una settimana, ma se riscaldato a soli 70°C, l'autoallineamento e l'indurimento avvengono in circa 24 ore . I due materiali sono stati accuratamente progettati per avere risposte viscose ed elastiche simili alle sollecitazioni esterne in un intervallo di temperatura appropriato.

"Anche la pelle richiede tempo per guarire. Mi sono tagliato il dito l'altro giorno e stava ancora guarendo quattro o cinque giorni dopo", dice Cooper. "Per noi, la parte più importante è che guarisce per riguadagnare la funzione senza il nostro input o sforzo", aggiunge.

Altre proprietà e prospettive

Gli ingegneri hanno aggiunto materiali magnetici ai suoi strati polimerici per consentire alla finta pelle non solo di guarire, ma anche di autoassemblarsi da pezzi separati. "In combinazione con la navigazione guidata dal campo magnetico e il riscaldamento a induzione, possiamo costruire robot morbidi riconfigurabili in grado di cambiare forma e rilevare la loro deformazione su richiesta", spiega Renee Zhao, un ingegnere meccanico che partecipa al progetto.

"La nostra visione a lungo termine è quella di creare dispositivi in ​​grado di riprendersi da danni estremi. Ad esempio, immagina un dispositivo che quando si rompe in pezzi e si rompe potrebbe ricostruirsi autonomamente", afferma Cooper.

La svolta annuncia una nuova era di robot e protesi avvolti in materiali sintetici autorigeneranti intrisi di un senso del tatto simile a quello umano. Immagina anche robot che potrebbero essere inghiottiti in pezzi e poi autoassemblati all'interno del corpo per eseguire trattamenti medici non invasivi. I risultati dello studio sono stati pubblicati questo giovedì su Science.