Sensor de presión estirable omnidireccionalmente inspirado en piel de cocodrilo podría encontrar varias aplicaciones en la atención médica

La creación de una piel electrónica con múltiples sentidos es crucial para numerosos campos, como la atención médica, la rehabilitación, las prótesis de extremidades y la robótica. Un elemento importante de esta tecnología son los sensores de presión estirables que pueden identificar diferentes tipos de contacto y presión. Un equipo de investigadores ha logrado un avance significativo al desarrollar sensores de presión estirables omnidireccionalmente modelados a partir de la piel de cocodrilo.

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH, Gyeongbuk, Corea) y la Universidad de Ulsan (Ulsan, Corea) se inspiraron en el órgano sensorial distintivo presente en la piel de cocodrilo y crearon sensores de presión con microdomos y superficies rugosas. Este enfoque innovador resultó en el desarrollo de un sensor de presión estirable omnidireccionalmente. Los cocodrilos, temibles depredadores que pasan la mayor parte del tiempo sumergidos bajo el agua, poseen una habilidad excepcional para detectar pequeñas olas y determinar la dirección de sus presas. Esta capacidad se ve facilitada por un órgano sensorial extremadamente complejo y sensible ubicado en su piel que comprende protuberancias sensoriales hemisféricas dispuestas en un patrón recurrente con articulaciones de bisagra arrugadas en el medio. Cuando el cocodrilo se mueve, las bisagras se deforman, mientras que la parte sensorial permanece sin afectarse por las deformaciones mecánicas, lo que permite que el depredador conserve un extraordinario nivel de sensibilidad a los estímulos externos cuando está nadando o cazando bajo el agua.

El equipo de investigación reprodujo con éxito la estructura y la función del órgano sensorial del cocodrilo, lo que resultó en un sensor de presión notablemente elástico. Para lograr esto, desarrollaron un polímero elastomérico hemisférico con arrugas intrincadas, que contenía nanocables largos o cortos. Esto condujo al desarrollo de un dispositivo que supera el rendimiento de los sensores de presión disponibles actualmente. Otros sensores pierden su sensibilidad cuando se someten a deformaciones mecánicas, mientras que el sensor recientemente desarrollado conserva su sensibilidad incluso cuando se estira en una o dos direcciones diferentes. La delicada estructura arrugada en la superficie del sensor le permite mantener una alta sensibilidad a la presión, incluso cuando se somete a una deformación importante.

La estructura arrugada del sensor se despliega y reduce la tensión en el área de detección hemisférica que es responsable de detectar la presión aplicada cuando se aplica una fuerza mecánica externa, lo que permite al sensor mantener su sensibilidad a la presión incluso bajo deformaciones. Esta excepcional sensibilidad a la presión permite que el sensor mantenga su rendimiento incluso cuando se estira hasta el 100 % en una dirección y el 50 % en dos direcciones diferentes. El nuevo sensor de presión estirable podría ser ideal para una amplia gama de dispositivos portátiles con diferentes aplicaciones. Los investigadores probaron el desempeño del sensor montándolo en un cocodrilo de plástico y sumergiéndolo en agua. Sorprendentemente, el sensor montado logró imitar las capacidades sensoriales del órgano sensorial de un cocodrilo y detectar pequeñas olas de agua.

"Este es un sensor de presión portátil que detecta de efectivamente la presión incluso cuando está bajo tensión", explicó el profesor Kilwon Cho, quien dirigió el equipo de investigación. "Podría usarse para diversas aplicaciones, como sensores de presión de prótesis, piel electrónica de robótica suave, RV,RA e interfaces hombre-máquina".

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POSTECH
Universidad de Ulsan