Así marcha la piel electrónica que adelanta y percibe el tacto desde diferentes direcciones

Un equipo de investigación del Centro de Investigación de Materiales, Arquitecturas e Integración de Nanomembranas en la Universidad Tecnológica de Chemnitz, ha explorado una nueva vía para desarrollar sensores de campo imantado en 3 dimensiones exageradamente sensibles y dependientes de la dirección que se pueden integrar en un sistema e-skin (esto es, piel electrónica).

El equipo de estudiosos empleó un enfoque absolutamente nuevo para la miniaturización y la integración de matrices de dispositivos 3D y dio un enorme paso cara la imitación del tacto natural de la piel humana. Los científicos aseguran que este nuevo enfoque deja una predisposición espacial precisa de elementos sensores funcionales en 3D que se pueden generar en masa en un proceso de fabricación paralelo. Dichos sistemas de sensores son exageradamente bastante difíciles de producir a través de métodos establecidos de fabricación microelectrónica.

Afín al tacto de la piel humana

El núcleo del sistema de sensores presentado por el equipo de investigación es el llamado sensor de magnetorresistencia anisotrópica (AMR). Se puede emplear un sensor AMR para determinar con precisión los cambios en los campos imantados. Los sensores AMR se emplean en nuestros días, por poner un ejemplo, como sensores de velocidad en vehículos o para determinar la situación y el ángulo de los componentes móviles en ciertas máquinas.

Para desarrollar el sistema de sensor, enormemente sólido, los estudiosos aprovecharon el llamado proceso de micro-origami. Este proceso se usa para doblar los componentes del sensor AMR en arquitecturas tridimensionales que pueden solucionar el campo vectorial imantado en 3 dimensiones. El microorigami deja que un sinnúmero de componentes microelectrónicos encajen en un espacio pequeño y los organicen en una geometría que no se puede conseguir con ninguna tecnología de microfabricación usual. Los procesos de microorigami se desarrollaron hace más de veinte años, y ahora se puede explotar todo el potencial de esta tecnología para nuevas aplicaciones microelectrónicas como el desarrollo de la piel electrónica.

El equipo de investigación integró la matriz de sensores imantados de microorigami 3D en una matriz activa, donde cada sensor individual puede ser direccionado y leído adecuadamente por circuitos microelectrónicos. «a combinación de sensores imantados de matriz activa con arquitecturas de microorigami autoensamblables es un enfoque totalmente nuevo para miniaturizar e integrar sistemas de detección 3D de alta resolución.

Pelos que adelantan y perciben la dirección del tacto en tiempo real

El equipo de investigación asimismo consiguió integrar los sensores de campo imantado 3D con pelos finos enraizados magnéticamente en una piel electrónica artificial. La piel electrónica está hecha de un material elastomérico en el que se incrustan la electrónica y los sensores, afín a la piel orgánica, que se entrelaza con los nervios.

Cuando el pelo se toca y se dobla, los sensores imantados 3D latentes pueden advertir el movimiento y la situación precisa de la raíz imantada. Por tanto, la matriz de sensores no solo puede registrar el movimiento desnudo del pelo, sino asimismo determina la dirección precisa del movimiento.

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