Economico, pressione

Sep 09, 2023

In una serie di dimostrazioni (pubblicate su Nature Materials), gli scienziati del Multiscale Biomimetic Systems Laboratory della Seoul National University hanno mostrato una membrana sensibile alla pressione che è sufficientemente sensibile da percepire la caduta di goccioline d'acqua, il polso umano nel polso e persino il battito cardiaco. il passo leggero di una coccinella che cammina sulla "pelle elettronica".

Il dispositivo è dotato di due fogli di poliuretano acrilato. I fogli, che possono raggiungere le dimensioni di 9 x 13 centimetri, sono modellati su dense serie di minuscoli peli polimerici, ciascuno di 100 nanometri di diametro e 1000 nm di altezza. Ciascuno dei peli è rivestito con uno strato di platino da 20 nm e legato a una membrana basale (polidimetilsilossano trattato per migliorare la conduttività).

I due fogli ciliati vengono poi accoppiati, faccia a faccia, come due pezzi di velcro. Le fibre dello strato superiore si intrecciano con quelle dello strato inferiore. Ma invece della rilegatura meccanica a strappo, i fogli sono tenuti insieme fortemente (ma in modo reversibile) dall’attrazione di Van der Waals. Il sandwich di nanofibre conduce corrente tra gli strati e la resistenza cambia al variare dell'area di contatto totale tra i peli che si intrecciano. Un tocco, una spinta o una torsione della membrana basale fa sfregare e piegare i nanocapelli a rete, e il cambiamento della corrente mostra cosa sta succedendo. Infatti, poiché la pressione ortogonale, il taglio laterale e la torsione producono curve di risposta diverse, il dispositivo può distinguere tra una spinta, uno sfregamento e una torsione.

I fattori di misura del sistema (la variazione della resistenza dovuta ai cambiamenti della deformazione) erano circa 11,5 per la pressione diretta, 0,75 per il taglio e 8,53 in risposta alla torsione. In confronto, i sensori a pressione diretta basati su pellicola di grafene hanno un fattore di misurazione di circa 6,1, mentre per i sensori convenzionali a lamina metallica il fattore è di circa 2,0. (Si noti che questi altri sensori rilevano la deformazione solo in una direzione. Per poter rilevare pressione, taglio e torsione devono essere appositamente fabbricati con sensori separati per ciascuna direzione della deformazione.)

In sintesi, affermano i ricercatori, "il meccanismo di nano-interblocco non richiede complessi complessi integrati di nanomateriali o array a strati, consentendo così una piattaforma di rilevamento semplice, economica ma robusta per sensori estensimetrici ad alte prestazioni e di ampia area".

Foto: Changhyun Pang/Università Nazionale di Seul