Verso una nuova era nei sensori piezoelettrici flessibili per uomini e robot

RomeI ricercatori in Giappone hanno sviluppato un nuovo sensore flessibile in grado di monitorare i movimenti sia umani che robotici. L'innovazione principale risiede in un nuovo materiale costituito da fibre sottili di fluoruro di polivinilidene (PVDF) mescolate con dopamina. Questo materiale presenta prestazioni migliori, maggiore stabilità e costi inferiori rispetto alle opzioni attuali. Questo miglioramento potrebbe apportare significativi benefici in medicina, assistenza sanitaria e robotica.

Molti sensori attuali sono costosi o mancano di sensibilità. Questo nuovo design mira a risolvere questi problemi utilizzando un metodo di produzione noto come electrospinning. Questa tecnica produce una rete robusta e uniforme di nanofibre di PVDF. Successivamente, vengono aggiunte alla rete nanofibre di PVDF molto fini.

Ecco cosa rende speciale questo nuovo sensore:

• Produzione economica
• Alta sensibilità
• Maggiore stabilità

Il materiale ora possiede una migliorata struttura cristallina beta, che intensifica l'effetto piezoelettrico nei materiali PVDF, migliorando così le prestazioni dei sensori. I ricercatori hanno anche aggiunto dopamina durante l'elettrofilatura, creando una struttura protettiva a nucleo e guscio.

Il Professor Ick Soo Kim dell'Università di Shinshu ha scoperto che i sensori a membrana composita di PVDF/dopamina funzionavano in modo eccellente. Questi sensori erano capaci di misurare forze comprese tra 1,5 e 40 N ed erano estremamente sensibili a forze minime, in particolare tra 0 e 4 N. Inoltre, avevano una lunga durata durante l'uso.

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I sensori sono stati sperimentati come dispositivi indossabili per monitorare i movimenti umani. Essi erano in grado di rilevare azioni quali:

• Battere le dita
• Piegare ginocchia e gomiti
• Battere i piedi
• Parlare
• Rilevare il polso del polso

La produzione di massa a basso costo e l'uso di materiali ecologici potrebbero influenzare notevolmente la tecnologia, con ripercussioni sia nel monitoraggio della salute e nella diagnostica, sia nella robotica.

I robot umanoidi, come "Optimus" di Tesla, stanno diventando sempre più avanzati. Sono in grado di imitare i movimenti umani e di camminare come le persone. Attualmente, i sensori ad alta tecnologia tracciano i loro movimenti, ma nuovi sensori piezoelettrici a base di nanofibre potrebbero subentrare. Questi nuovi sensori funzionano meglio e costano meno.

Il team di ricerca mira ad aumentare l'efficienza elettrica del materiale per rendere i sensori più pratici. Questo miglioramento potrebbe permettere ai componenti elettronici flessibili di funzionare senza necessità di una fonte di alimentazione aggiuntiva. Tale sviluppo potrebbe accelerare la transizione verso una maggiore automazione e una connettività potenziata.

Questo innovativo design del sensore può rendere la vita più confortevole e sostenibile. Questi progressi nella tecnologia dei sensori sono cruciali man mano che utilizziamo robot più avanzati e dispositivi indossabili nella vita quotidiana.