Roman GłogulskiEn la ciudad de Graz, Austria, a ambos lados del río Our, a veces hace tanto frío que no se pueden sentir las yemas de los dedos, ni siquiera los dedos. Aquí, en el laboratorio de la Universidad de Graz, hay un pedazo de «piel artificial» en platos de petri, llamada piel inteligente, que sus creadores aseguran que es aún más sensible que las yemas de los dedos humanos. En un mundo que busca cada vez más materiales que suavicen el tacto extraño de los dispositivos portátiles y los hagan más parecidos a los humanos, estamos avanzando en la dirección correcta para el futuro de la ciencia de materiales.
El año pasado, Anna Maria Coclite y su equipo de investigadores del Instituto de Física del Estado Sólido de la Universidad de Graz presentaron los resultados de su investigación al Consejo Europeo de Investigación para asegurar financiamiento de Prueba de Concepto para su proyecto «SmartCore». ¿Qué es SmartCore? La Dra. Coclite y su equipo han logrado desarrollar un material híbrido para «piel inteligente» que se acerca a la piel humana, al tiempo que recibe información sobre presión, humedad y temperatura y las convierte en señales electrónicas. Con 2000 sensores por milímetro cuadrado, este material híbrido es más sensible que las yemas de los dedos humanos y significativamente más delgado (0.006 milímetros) que la piel humana. El equipo afirma que al responder a estas tres percepciones sensoriales, supera a todos los materiales de piel electrónica disponibles en el mercado, que sólo responden a la presión y la temperatura.
La Dra. Coclite, experta en física del estado sólido, no solo trabaja en las últimas tecnologías, sino que también explica su investigación de manera accesible. En una entrevista en video con The Hindu, trató de explicar su trabajo: «La piel artificial es una serie de materiales que intenta replicar las funciones de nuestra piel. Por supuesto, nuestra piel humana es muy compleja y realiza muchas funciones, no solo sensoriales, sino también de regulación de la temperatura y protección. Los proyectos de piel artificial intentan replicar al menos algunas de estas funciones. En nuestro caso, nos centramos en las propiedades sensoriales. Por lo tanto, decidimos incluir sensores de humedad, temperatura y presión en nuestro dispositivo para mostrar que podemos percibir el tacto como frío o calor. De manera similar, nuestra piel artificial diferencia entre objetos fríos y calientes, objetos con pinchos y sin pinchos, etc. »
Además, «La piel humana tiene una resolución de un milímetro cuadrado. Esto significa que si tienes un objeto con una superficie de un milímetro cuadrado o más grande, puedes sentirlo con el dedo. En nuestro dispositivo, incluso pudimos medir la corriente eléctrica de un píxel que tenía una superficie de 0.25 milímetros cuadrados, que es más pequeña que un milímetro cuadrado. Esto significa que puedes obtener información incluso de áreas más pequeñas que la piel humana. ¿Cómo puede ser beneficioso esto? En primer lugar, puede proporcionar una respuesta más integrada y precisa que a escala humana. También puede usarse para detectar objetos más pequeños».
Esto ha estado en proceso durante muchos años. El trabajo en el proyecto de piel artificial comenzó en 2016 cuando se obtuvo financiamiento, pero «ya habíamos estado trabajando en materiales que se utilizaban en tales dispositivos antes; por ejemplo, uno de los materiales es un polímero inteligente que cambia su grosor según la humedad y la temperatura». Todo depende de los materiales utilizados en el prototipo; forman la base de todo el proceso. La Dra. Coclite explica: «Uno de ellos es un material piezoeléctrico que genera corriente eléctrica cuando se comprime o estira. Este tipo de material permite que la piel artificial perciba fuerzas o presión, por ejemplo. Otro material que también es muy importante es el polímero inteligente que cambia su grosor según la humedad y la temperatura. En particular, estos dos materiales se combinan en diferentes nanotubos. Es decir, tubos muy, muy pequeños en los que el polímero se encuentra en el medio y el material piezoeléctrico en el exterior. Sucede que cuando el polímero se expande debido a cambios en la temperatura o la humedad, ejerce presión sobre el material piezoeléctrico, lo que resulta en la generación de corriente eléctrica».
La inspiración natural es, por supuesto, la original: la piel humana, pero también otros ejemplos biomiméticos como las piñas o las hojas de las plantas, que también cambian de forma y grosor según la humedad y la temperatura. Así, el polímero inteligente emula otros fenómenos similares en la naturaleza. ¿Son estos materiales biocompatibles? «Queríamos que los materiales fueran biocompatibles porque estábamos considerando su uso en el campo biomédico, adecuado para su uso en humanos. Para crear estos sensores, especialmente para hacerlos tan pequeños que la resolución pudiera ser menor que la de la piel humana, utilizamos técnicas precisas de deposición química con un lazo cerrado, para lograr la calidad del producto requerida».
Para aquellos que también son conscientes de dejar una huella de desperdicio pequeña y valoran el desarrollo sostenible, otra ventaja del equipo de la Dra. Coclite es el tamaño. «Todos los sensores que usamos están hechos de capas delgadas mucho más pequeñas que un milímetro cuadrado. Esto significa que la cantidad de material utilizado es realmente mínima. Por lo tanto, queda muy poco rastro de estos materiales. La parte más gruesa de todo el dispositivo es el sustrato sobre el cual aplicamos una película de plástico, pero también podría ser una película de papel, que es más respetuosa con el medio ambiente. Este tipo de prototipo también podría estar hecho con materiales más respetuosos con el medio ambiente que nuestro primer diseño», explica la Dra. Coclite.
Con el exitoso prototipo y el financiamiento del Consejo Europeo de Investigación para el futuro, la Dra. Coclite y su equipo esperan explorar más posibilidades para la aplicación de la piel inteligente en el campo de la salud y la robótica. Una aplicación práctica es el desarrollo de interfaces humano-máquina más naturales y la detección de objetos más pequeños.
Preguntas Frecuentes sobre la Piel Inteligente
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