Come dare vere sensazioni a finte mani

Nei laboratori di Zhenan Bao a Stanford, ricercatori stanno inventando materiali per protesi che saranno dotate del senso del tatto.

di Katherine Bourzac

La mano umana è dotata di 17,000 sensori tattili che ci permettono di raccogliere oggetti e ci connettono al mondo fisico. Le protesi di mani o piedi ne sono completamente sfornite.

Zhenan Bao spera di cambiare questa situazione avvolgendo le protesi in pelle elettronica capace di percepire la pressione, guarire dopo un taglio ed elaborare dati sensoriali. Si tratta di un passo avanti importante verso un futuro in cui le protesi potranno essere connesse al sistema nervoso per restituire al cervello il senso del tatto. Nel frattempo, una pelle elettronica morbida, ma capace di afferrare oggetti, permetterebbe a vittime di amputazioni o ustioni gravi di raccogliere oggetti e portare a termine altri compiti quotidiani, se non addirittura alleviare i dolori associati all’arto fantasma.

Per imitare, se non addirittura superare, le capacità della pelle delle mani umane, Bao sta reinventando la definizione di materiale elettrico.

La pelle elettronica dovrebbe essere sensibile alla pressione, ma anche leggere, duratura, elastica, malleabile e capace di auto- guarigione, proprio come la pelle vera. Dovrebbe anche essere economica da produrre in grandi pellicole con cui avvolgere le protesi. Nessun materiale elettrico tradizionale è dotato di queste capacità.

Bao (tra gli Innovatori Under 35 del 2003 del MIT Technology Review) studia la pelle elettronica dal 2010. Ha dovuto reinventare ogni formula chimica alla base dei componenti elettrici, rimpiazzando materiali rigidi con molecole organiche elastiche, polimeri e nanomateriali.

Questo materiale elastico è composto di nanotubi in carbonio, polimeri elettronici, ed inchiostro in nanoparticelle d’argento. Potrebbe essere utilizzato in circuiti capaci di elaborare dati dai sensori tattili.

I materiali gommosi elastici utilizzati dal gruppo della Bao sono simili alla pelle umana nella capacità di cedere e recuperare la propria forma. La squadra mescola a volte la gomma con materiali elettronici; altre volte la usano per costruirci sopra. Per realizzare un sensore tattile, i ricercatori vi mescolano dentro del carbonio, dotato di conduttività elettrica. Il voltaggio che attraversa queste pellicole di gomma conducente cambia quando il materiale viene pressato.

Il gruppo della Bao ha scoperto che coprire questi sensori tattili con un disegno in micro piramidi ne aumenta la sensibilità, come fanno i rilievi spiraleggianti sulle nostre dita. Il gruppo stampa sulle pelli elastiche anche transistor ed altre componenti a formare circuiti capaci di elaborare dati da sensori tattili.

La Bao sta ora studiando materiali ancora più strani. Un polimere da lei realizzato è molto più elastico della pelle umana. Può essere allungato oltre 100 volte le proprie dimensioni originali senza strapparsi, riesce a guarire se tagliato, senza necessità di calore o altri stimoli. Può anche debolmente fare le veci di un muscolo, espandendosi e contraendosi in risposta da un impulso elettrico. (LO)

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