MADRID, 18 Abr. (EUROPA PRESS) -
Investigadores han fabricado una piel inteligente que es autoalimentada por su contacto de fricción con los objetos que toca, con aplicaciones en robots, biónica e inteligencia artificial.
Por ejemplo, cuando una abeja se arrastra a través de la piel inteligente, la piel no sólo detecta el insecto, sino que también utiliza la carga triboeléctrica espontánea que se acumula entre la abeja y la piel inteligente para potenciar su capacidad de detección, lo que elimina la necesidad de baterías.
Los investigadores, dirigidos por Haixia Zhang en la Universidad de Pekín, han publicado un documento sobre la nueva piel inteligente en un número reciente de ACS Nano.
"Cualquier piel electrónica o inteligente necesita una fuente de alimentación", dijo Zhang Phys.org. "Este es un problema grave. Es incómodo para los usuarios tomar una piel inteligente de peso ligero delgada y flexible, junto con una batería grande y pesada que puede funcionar sólo durante horas. La piel inteligente autoalimentada resuelve fundamentalmente este problema."
Como explican los científicos, la carga triboeléctrica se produce en cualquier lugar donde dos objetos se tocan entre sí, a pesar de que estas cargas sean tan pequeñas que a menudo se pasan por alto.
"Imagine un escenario en el que camina hacia una mesa para conseguir una taza de café", dijo Zhang. "Las cargas opuestas se generarán en la superficie entre los zapatos y el suelo. En el momento de recoger la taza para beber, las cargas opuestas se generarán entre la palma de la mano y el asa de la taza. Por otra parte, cuando se traga el café, las cargas incluso se generarán entre la superficie de su tracto digestivo y el café. Hemos utilizado estos espontáneos, pero a menudo se ignoradas cargas, para hacer que nuestra piel inteligente sea totalmente autoalimentado ".
Este método de auto-alimentación es posible debido a que la piel inteligente consume muy poca energía. La mayoría de otras pieles inteligentes desarrolladas anteriormente son digitales, es decir, la sensibilidad de su resolución está determinada por una cuadrícula de píxeles. El aumento de la resolución por lo general requiere aumentar el número de píxeles y electrodos.
Por el contrario, la nueva piel inteligente utiliza un método análogo que requiere sólo cuatro electrodos. Los electrodos están colocados en cuatro extremos opuestos de la piel inteligente. Cuando con un objeto, tal como un dedo, se aplica una presión a la piel inteligente, se genera una corriente a través de la piel que induce una tensión en cada electrodo. Como la distancia entre la fuerza aplicada y cada electrodo es diferente, la tensión en cada electrodo también será diferente, y los voltajes relativos se pueden utilizar para determinar la ubicación de la fuerza aplicada.
"Utilizamos las cargas triboeléctricas espontáneas, combinadas con la inducción electrostática plana, para detectar el contacto aplicado sobre la piel inteligente", dijo Zhang. "Las cargas triboeléctricas se producen por todas partes en nuestra vida diaria cuando dos superficies se tocan entre sí. Y cuando una superficie cargada se acerca a un bloque de metal (o electrodo), inducirá las cargas opuestas, que es el efecto de inducción electrostática. La intensidad del efecto de inducción electróstica depende de la distancia entre la superficie cargada y el metal".
Los experimentos de los investigadores mostraron que, cuando se envuelve alrededor de una mano robótica, el análogo de piel inteligente puede determinar la ubicación de una fuerza aplicada con una resolución promedio de 1,9 milímetros. Para demostrar la alta sensibilidad de la piel inteligente a fuerzas muy pequeñas, los investigadores demostraron que la piel inteligente puede detectar la presencia de una abeja de la miel de 0,16 gramos, así como de saltamontes.
En el futuro, los investigadores esperan mejorar aún más la piel inteligente mediante el aumento de su resolución y sensibilidad de detección, que puede ser dirigida a un bajo coste, ya que estas mejoras no requieren electrodos adicionales. Los investigadores también planean desarrollar medios para proteger la piel inteligente de la interferencia del medio ambiente y otros componentes electrónicos, lo que plantea un problema para cuando la piel inteligente está integrada en los teléfonos móviles.
"En comparación con las pieles inteligentes digitales que han sido ampliamente estudiadas, las pieles inteligentes analógicas todavía necesitan un estudio más en profundidad", dijo Zhang. "Pieles inteligentes analógicos tienen ventajas evidentes en la resolución y el consumo de energía. Espero que nuestro trabajo pueda llamar más la atención hacia las pieles inteligentes analógicos."