mercoledì 11 novembre 2015

E-Skin: la pelle artificiale che «sente» i suoni meglio di uno smartphone

Come funziona la pelle umana (a sinistra) rispetto alla pelle elettronica

Il segreto è una struttura chiamata «pelle ferroelettrica microstrutturata»: la pressione sonora produce piccole scariche elettriche che vengono trasformate in pressione

Ascoltare parole, suoni e rumori con il polpastrello delle dita. Detto così può sembrare una stravagante caratteristica di un alieno da film di fantascienza, invece è proprio quello che riesce a fare un nuovo tipo di pelle artificiale creata in laboratorio. Già da alcuni anni si stanno sperimentando sensori da innestare sulle protesi, detti e-skin, per ridare il senso tattile a chi ha perso gli arti, ma finora i risultati ottenuti dalla ricerca, sia che si tratti di pelle umana riprodotta in laboratorio sia di pelle sintetica (composta da matrici di dispositivi elettronici) hanno prodotto prototipi in grado di far percepire soltanto due sensazioni: temperatura e pressione.

La pelle ferroelettrica

All’Istituto nazionale di scienza e tecnologia di Ulsan, in Corea del Sud, hanno sviluppato una pelle elettronica che è anche capace di ascoltare. È in grado di «sentire» i suoni e pure molto meglio del microfono di uno smartphone, secondo i test effettuati in laboratorio. Il segreto è una particolare struttura chiamata «pelle ferroelettrica microstrutturata». Esternamente è composta da una sottilissima pellicola di materiale flessibile con scanalature micrometriche che riproduce i minuscoli solchi delle punta delle dita, quelli che formano le impronte digitali. Sotto ci sono due strati di materiali impilati come in un sandwich che generano una differenza di potenziale elettrico (e quindi corrente) se vengono in contatto. Quando una pressione esercitata dall’esterno schiaccia i due strati, si producono piccole scariche di corrente elettrica che vengono amplificate e rilevate da appositi sensori che le trasformano in misure di pressione: più forte è la prima, maggiore è la corrente che scorre nel dispositivo. In pratica le oscillazioni meccaniche indotte dall’esterno possono essere rilevate tramite misure di corrente.

Sensibile ai suoni

Con questo sistema la nuova pelle artificiale può anche percepire la rugosità delle superfici con le quali entra in contatto, caratteristica questa aggiuntiva rispetto alle precedenti e-skin, proprio come fanno i polpastrelli delle dita. Allo stesso modo è anche in grado di rilevare il caldo e il freddo, poiché le variazioni di temperatura dilatano e restringono il materiale, generando anche in questo caso corrente elettrica. Ma la novità più eclatante è un’altra. I ricercatori sudcoreani si sono accorti con sorpresa che la pelle artificiale da loro creata è sensibile anche ai suoni.

L’esperimento

Le onde acustiche infatti non sono altro che vibrazioni meccaniche che si propagano nei materiali, compresa l’aria. Così, quando raggiungono la struttura a sandwich del dispositivo, innescano piccole perturbazioni che a loro volta fanno scattare il meccanismo che genera la corrente elettrica dalla quale la pelle artificiale ricava le sensazioni. Per valutare la capacità di ascolto dell’e-skin gli scienziati hanno allestito un esperimento: da una serie di altoparlanti piazzati vicino alla pelle artificiale hanno emesso una registrazione vocale delle lettere della parola «skin» (pelle, in inglese) e poi hanno misurato la frequenza delle onde sonore «ascoltate» dalla pelle artificiale per ogni singola lettera. Confrontandole con quelle della registrazione originale e con quelle raccolte da uno smartphone, hanno così scoperto che la qualità del suono catturato dalla e-skin si è rivelato di gran lunga superiore a quella del telefonino. Insomma, la pelle artificiale è anche un potente orecchio elettronico.

FONTE: Angelo Piemontese (lastampa.it)

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