Recyclable electronic skin has robotics and biomedical potential / La pelle elettronica riciclabile ha come campi potenziali di applicazione la robotica edil settore biomedico
(Credit: Jianliang Xiao / University of Colorado Boulder)
Researchers at the University of Colorado Boulder have developed a new type of electronic skin that is malleable and recyclable, and which can self-heal after sustaining damage.
The electronic skin – or e-skin – features a new type of covalently bonded dynamic network polymer, known as polyimine. By doping this material with silver nanoparticles, the CU Boulder team gave the material better mechanical strength, chemical stability and electrical conductivity. Embedded sensors in the e-skin measure pressure, temperature, humidity and air flow, while its flexibility under moderate heat and pressure allow it to be wrapped around human or robotic limbs.
To repair the e-skin after it has suffered mechanical damage, a rehealing agent consisting of three compounds in ethanol is applied with heat pressing. Because of the reversible bond formation of the material, the electronic skin can also be fully recycled by soaking in a solution. This encourages the polymers to degrade into oligomers and monomers that are soluble in ethanol, with the silver nanoparticles sinking to the bottom of the solution. The work appears in Science Advances.
(Credit: Jianliang Xiao / University of Colorado Boulder)
“What is unique here is that the chemical bonding of polyimine we use allows the e-skin to be both self-healing and fully recyclable at room temperature,” said research lead Jianliang Xiao.
“Given the millions of tons of electronic waste generated worldwide every year, the recyclability of our e-skin makes good economic and environmental sense.”
According to the team, the eco-friendly technology could find broad applications in robotics, prosthetics, health care, and human-computer interfaces.
“Let’s say you wanted a robot to take care of a baby,” said Wei Zhang, chemistry and biochemistry Associate Professor at CU Boulder. “In that case you would integrate e-skin on the robot fingers that can feel the pressure of the baby. The idea is to try and mimic biological skin with e-skin that has desired functions.”
ITALIANO
I ricercatori dell'Università del Colorado Boulder hanno sviluppato un nuovo tipo di pelle elettronica che è malleabile e riciclabile e che può auto-guarire dopo aver subito danni.
La pelle elettronica - o e-skin - presenta un nuovo tipo di polimero di rete dinamica legato covalentemente, noto come poliimmina. Mediante il drogaggio di questo materiale con nanoparticelle di argento, il gruppo di CU Boulder ha conferito al materiale maggiore resistenza meccanica, stabilità chimica e conducibilità elettrica. I sensori incorporati nella e-skin misurano pressione, temperatura, umidità e flusso d'aria, mentre la sua flessibilità sotto moderato calore e pressione gli consentono di essere avvolto attorno a arti umani o robotici.
Per riparare l'e-skin dopo aver subito un danno meccanico, un agente riscaldante costituito da tre composti in etanolo viene applicato con pressatura a caldo. A causa della formazione del legame reversibile del materiale, la pelle elettronica può anche essere completamente riciclata immergendola in una soluzione. Ciò incoraggia i polimeri a degradarsi in oligomeri e monomeri che sono solubili in etanolo, con le nanoparticelle d'argento che affondano sul fondo della soluzione. Il lavoro appare in Science Advances.
"Ciò che è unico qui è che il legame chimico della poliammina che usiamo consente alla pelle elettronica di essere sia autorigenerante che completamente riciclabile a temperatura ambiente", ha detto il capo della ricerca Jianliang Xiao.
"Considerati i milioni di tonnellate di rifiuti elettronici generati in tutto il mondo ogni anno, la riciclabilità della nostra e-skin ha un buon senso economico e ambientale."
Secondo il gruppo, la tecnologia eco-compatibile potrebbe trovare ampie applicazioni in robotica, protesi, assistenza sanitaria e interfacce uomo-computer.
"Diciamo che volevi un robot per prendersi cura di un bambino", ha detto Wei Zhang, professore associato di chimica e biochimica presso CU Boulder. "In tal caso si integrerebbe e-skin sulle dita del robot che possono sentire la pressione del bambino. L'idea è di provare e imitare la pelle biologica con e-skin che ha le funzioni desiderate."
Da:
https://www.theengineer.co.uk/recyclable-electronic-skin-robotics/?cmpid=tenews_4751374&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79
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