Piel electrónica tan flexible como la piel de cocodrilo

El equipo detrás de la investigación fue dirigido por el Profesor Kilwon Cho, el Dr. Giwon Lee y el Dr. Jonghyun Son del Departamento de Ingeniería Química de POSTECH, junto con un equipo dirigido por el Profesor Seung Goo Lee del Departamento de Química de la Universidad de Ulsan. Se inspiraron en el órgano sensorial único de la piel de cocodrilo y desarrollaron sensores de presión con microdomos y superficies arrugadas. El resultado fue un sensor de presión omnidireccionalmente extensible.

Los cocodrilos, formidables depredadores que pasan la mayor parte del tiempo sumergidos bajo el agua, poseen una notable capacidad para detectar pequeñas olas y detectar la dirección de sus presas. Esta capacidad es posible gracias a un órgano sensorial increíblemente sofisticado y sensible ubicado en su piel. El órgano está compuesto de protuberancias sensoriales hemisféricas que están dispuestas en un patrón repetido con bisagras arrugadas entre ellas. Cuando el cocodrilo mueve su cuerpo, las bisagras se deforman mientras que la parte sensorial no se ve afectada por las deformaciones mecánicas, lo que le permite al cocodrilo mantener un nivel excepcional de sensibilidad a los estímulos externos mientras nada o caza bajo el agua.

El equipo de investigación ha imitado con éxito la estructura y función del órgano sensorial del cocodrilo para desarrollar un sensor de presión altamente extensible. Al inventar un polímero elastomérico hemisférico con delicadas arrugas que contiene nanocables largos o cortos, han creado un dispositivo que supera a los sensores de presión disponibles actualmente. Mientras que otros sensores pierden sensibilidad cuando se someten a deformaciones mecánicas, este nuevo sensor mantiene su sensibilidad incluso cuando se estira en una o dos direcciones diferentes.

Gracias a la fina estructura arrugada de su superficie, el sensor puede mantener una alta sensibilidad a la presión incluso cuando se somete a una deformación significativa. Cuando se aplica una fuerza mecánica externa, la estructura arrugada se despliega, lo que reduce la tensión en el área de detección hemisférica responsable de detectar la presión aplicada. Esta reducción de la tensión permite que el sensor conserve su sensibilidad a la presión incluso en caso de deformaciones. Como resultado, el nuevo sensor muestra una sensibilidad excepcional a la presión, incluso cuando se estira hasta el 100% en una dirección y el 50% en dos direcciones diferentes.

El equipo de investigación ha desarrollado un sensor de presión extensible adecuado para una amplia gama de dispositivos portátiles con diversas aplicaciones. Para evaluar su rendimiento, los investigadores montaron el sensor en un cocodrilo de plástico y lo sumergieron en agua. Curiosamente, el sensor montado fue capaz de detectar pequeñas ondas de agua, replicando con éxito las capacidades de detección del órgano sensorial de un cocodrilo.

'Se trata de un sensor de presión portátil que detecta eficazmente la presión incluso cuando se encuentra bajo tensión', explicó el profesor Cho, que dirigió el equipo. Y añadió: 'Podría utilizarse para diversas aplicaciones, como sensores de presión de prótesis, piel electrónica de robótica blanda, realidad virtual, realidad aumentada e interfaces hombre-máquina'.

El estudio se realizó con el apoyo de la Fundación Nacional de Investigación de Corea del Ministerio de Ciencia y TIC y el programa de Institutos de Investigación Clave en Universidades del Ministerio de Educación. El artículo que describe los resultados de la investigación apareció en la portada de Pequeño.