¿Deseas recibir notificaciones?
Radio
Webcam
Buscar
Obscuro
Lo más buscado:
Link Copiado
A A

Crece el desarrollo de piel electrónica

De la tinta de Arturo Barba

Arturo Barba Viernes 11 De Octubre, 2019 · 06:40 am
Crece el desarrollo de piel electrónica

En un futuro próximo la llave de su auto la tendrá dibujada en uno de sus dedos, podrá encender y modular la intensidad de las luces de su hogar con un simple parpadeo y llevará su teléfono inteligente como un parche en el brazo. Algunas personas enfermas registrarán sus signos vitales en dispositivos electrónicos pegados a su pecho que enviarán la información a su médico u hospital de manera instantánea y se les suministrarán medicamentos con calcomanías inteligentes sin necesidad de inyecciones o pastillas.

Son tan amplias las aplicaciones de la piel electrónica o e-skin que revolucionarán la salud, la robótica, las prótesis, la ropa, e incluso el entretenimiento, entre muchos otros campos. Por ello, en laboratorios de investigación de grandes compañías, universidades y centros de investigación de diversas partes del mundo se están desarrollando una gran cantidad de dispositivos electrónicos que pueden ser usados como una segunda piel o ropa inteligente.

Lo que buscan los investigadores y tecnólogos es que sean portátiles, translúcidos, estirables, semiconductores y flexibles; que sirvan como relojes, controladores, teléfonos, brújulas, sensores, mandos a distancia y una gran cantidad de aplicaciones.

Uno de los grupos de investigadores más importantes en este campo es el encabezado por Takao Someya, de la Escuela de Ingeniería de Graduados de la Universidad de Tokio. Ahí, junto con su equipo, desarrolló sensores elásticos e imprimibles que pueden ser estirados hasta cinco veces su longitud inicial sin perder funcionalidad.

“Vimos la creciente demanda en dispositivos portátiles y robots. Sentimos que era muy importante crear conductores elásticos imprimibles para ayudar a satisfacer la necesidad y realizar el desarrollo de los productos”, señala Someya, uno de los científicos japoneses más citados.

El nuevo material hecho en forma de pasta puede imprimirse en varios patrones sobre textiles y superficies de goma, como cables estirables para dispositivos portátiles que incorporan sensores. Se pueden instalar en áreas flexibles de alto estrés, como codos y rodillas en ropa deportiva ajustada o en articulaciones de brazos robóticos o prótesis.

Para demostrar su viabilidad, desarrollaron sensores de temperatura y presión que pueden detectar la fuerza y medir el calor, incluso la temperatura corporal. Los instalaron mediante laminación sobre superficie de tela, y cuando los sometieron a calor y presión tomaron medidas con gran precisión, incluso cuando se estiraron en más de 250%.

El nuevo material es duradero y adecuado para los métodos de impresión con plantilla o serigrafía y con él pueden cubrirse grandes áreas de superficie; es de fácil instalación y debido a que se forma con nanopartículas de plata, es más barato que los métodos anteriores que usaban hojuelas de plata.

Son una alternativa económica para realizar una amplia gama de aplicaciones para dispositivos portátiles, robóticos y dispositivos electrónicos deformables.

Ver video: https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/113017.php#.XZ_p1kEtZMU.gmail

Piel artificial que cambia de color

Los camaleones y los pulpos pueden alterar sus colores para camuflarse, atraer a una pareja o intimidar a los depredadores. Esta capacidad ha intrigado desde hace muchos años a los científicos, quienes buscan replicar estas habilidades para hacer “pieles artificiales inteligentes”, pero hasta ahora los materiales no habían sido los adecuados.

Un grupo de investigadores estadounidenses encabezados por Khalid Salaita, del Departamento de Química de la Universidad Emory en Atlanta, desarrolló una piel inteligente flexible que cambia su color en respuesta al calor y a la luz del Sol.

Los resultados, publicados en la revista científica ACS Nano, señalan que los tonos de la piel de un camaleón no se basa en tintes o pigmentos, como ocurre con la mayoría de los colores, sino que se produce por conjuntos de pequeñas estructuras conocidas como cristales fotónicos que se encuentran en la piel del animal.

La luz llega a la superficie microscópica de la piel y se refleja en estos microcristales e interfiere con otros haces de luz produciendo un color distinto, es decir, el tono y color cambian cuando la distancia entre los cristales fotónicos varía, como cuando un camaleón tensa o relaja su piel. Para imitar estas habilidades naturales, los científicos incrustaron cristales fotónicos en materiales flexibles, como hidrogeles, y consiguieron cambiar sus colores al contraer o expandir el material como un acordeón. Sin embargo, estas fluctuaciones en el tamaño pueden tensar los materiales y hacer que se doblen.

Al observar imágenes ultrarrápidas (time lapse) de la piel del camaleón, los investigadores notaron que solo una pequeña fracción de las células de la piel en realidad contienen matrices de cristales fotónicos, mientras que el resto son incoloros, y se percataron que las células incoloras ayudan a acomodar la tensión cuando los cristales se contraen y se expanden.

Inspirados por esta observación, diseñaron matrices de cristales fotónicos en un hidrogel y luego incrustaron estas matrices en un segundo hidrogel sin cambio de color que actuó como una capa de soporte. Al calentar el material el resultado fue el cambió de color, pero permaneció del mismo tamaño.

La piel inteligente también alteró su tono en respuesta a la luz solar, de forma similar a como lo hace un pulpo. De acuerdo con los investigadores, el nuevo material algún día podría utilizarse en diversas aplicaciones como, por ejemplo, en uniformes de camuflaje para soldados, señalizaciones y también en sistemas de seguridad contra la falsificación de billetes.

Piel que “siente” para robots

La piel electrónica artificial sensible permite a los robots detectar sus propios cuerpos y alrededores, una capacidad crucial si quieren estar en contacto con los humanos. Por ello, inspirados en la piel humana, un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM), encabezados por Gordon Cheng, desarrolló un sistema que combina la piel artificial con algoritmos de control y lo utilizó para crear el primer robot humanoide autónomo, de cuerpo completo, con piel artificial.

Esa piel consiste en células hexagonales del tamaño de una moneda de cinco pesos (es decir, aproximadamente 2.5 centímetros de diámetro) equipadas con un microprocesador y sensores para detectar contacto, aceleración, proximidad y temperatura. La piel electrónica permite a los robots percibir su entorno con mucho mayor detalle y con más sensibilidad. Esto no solo les ayuda a moverse con seguridad, sino que también los hace más seguros cuando operan cerca de personas, y les brinda la capacidad de anticipar y evitar accidentes.

La piel humana tiene alrededor de 5 millones de receptores, por ello, una de las principales dificultades para desarrollar esta piel fue el poder implementar la capacidad de procesamiento continuo de datos de los sensores en un espacio tan pequeño, ya que se produce una gran volumen de información que sobrecarga los sistemas informáticos con tan solo unos pocos cientos de sensores.

Para superar este problema, Gordon Cheng y su equipo utilizaron un enfoque de neuroingeniería que monitorean las células de la piel con un sistema basado en eventos, lo cual reduce la necesidad de procesamiento hasta en un 90%.

Las celdas individuales transmiten información de sus sensores solo cuando se cambian los valores, similar a la forma en que funciona el sistema nervioso humano. Por ejemplo, sentimos un sombrero solo cuando nos lo ponemos por primera vez, pero rápidamente nos acostumbramos a la sensación y nos olvidamos de él. No hay necesidad de sentir el sombrero constantemente. Esto permite que nuestro sistema nervioso se concentre en nuevas sensaciones que requieren una respuesta física.

Con este enfoque los investigadores lograron aplicar piel artificial a un robot autónomo de tamaño humano que no depende de ningún cálculo externo. El robot H-1 está equipado con mil 260 celdas, con más de 13 mil sensores, en la parte superior del cuerpo, brazos, piernas e incluso en las plantas de los pies. Esto le brindó una “sensación corporal”. Con sus pies sensibles, H-1 puede responder a superficies irregulares del piso e incluso equilibrarse en una sola pierna.

Con su piel especial el H-1 puede incluso abrazar a una persona de manera segura sin ejercer una fuerza que pueda dañar al ser humano. Durante un abrazo, dos cuerpos se tocan en muchos lugares diferentes y el robot debe usar esta información compleja para calcular los movimientos adecuados y ejercer las presiones de contacto correctas.

“Esto podría no ser tan importante en aplicaciones industriales, pero en áreas como el cuidado de enfermería, los robots deben estar diseñados para un contacto muy cercano con las personas”, explicó Gordon Cheng.

 

Comentarios y sugerencias: @abanav y abanav@gmail.com