Una nueva 'piel electrónica' con nanopartículas es capaz de autorrepararse

Investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder, Estados Unidos, han desarrollado un nuevo tipo de "piel electrónica" maleable, autorreparable y totalmente reciclable que tiene aplicaciones que van desde la robótica y el desarrollo protésico hasta mejores dispositivos biomédicos.

La piel electrónica, conocida como e-skin, está compuesta por nanopartículas finas y translúcidas que pueden imitar la función y las propiedades mecánicas de la piel humana. En los laboratorios de todo el mundo se están desarrollando diferentes tipos y tamaños de pieles electrónicas portátiles, ya que los investigadores reconocen su valor en diversos campos médicos, científicos y de ingeniería.

La nueva e-skin de CU Boulder tiene sensores integrados para medir la presión, la temperatura, la humedad y el flujo de aire, detalla el profesor asistente Jianliang Xiao, quien dirige el esfuerzo de investigación con el profesor asociado de Química y Bioquímica de CU Boulder, Wei Zhang.

Esta piel electrónica tiene varias propiedades distintivas, que incluyen un nuevo tipo de polímero de red dinámico unido covalentemente, conocido como poliimina, que se ha mezclado con nanopartículas de plata para proporcionar una mejor resistencia mecánica, estabilidad química y conductividad eléctrica.

"Lo que es único aquí es que la unión química de poliimina que utilizamos permite que la e-skin sea autorreparable y totalmente reciclable a temperatura ambiente -afirma Xiao-. Teniendo en cuenta los millones de toneladas de residuos electrónicos generados en todo el mundo cada año, la reciclabilidad de nuestra e-skin tiene un buen sentido económico y ambiental".

Recuperación mediante tres compuestos

Zhang recuerda la película 'The Terminator', en la que la piel del principal villano de la película se "recupera" unos segundos después de haber recibido disparos, golpes o atropellos. Si bien el nuevo proceso no es tan dramático, la curación de la piel electrónica cortada o rota, incluidos los sensores, se realiza mediante el uso de una mezcla de tres compuestos comercialmente disponibles en el etanol, explica.

Otro beneficio de la nueva e-skin de CU Boulder es que se puede adaptar fácilmente a superficies curvas como brazos humanos y manos robóticas al aplicarle calor y presión moderados sin introducir tensiones excesivas. "Digamos que querías un robot para cuidar a un bebé", dijo Zhang. "En ese caso, integraría e-skin en los dedos del robot que pueden sentir la presión del bebé. La idea es tratar de imitar la piel biológica con e-skin que tiene las funciones deseadas".

Para reciclar la piel, el dispositivo se empapa en solución de reciclaje, lo que hace que los polímeros se degraden en oligómeros (polímeros con grado de polimerización usualmente por debajo de diez) y monómeros (pequeñas moléculas que se pueden unir en polímeros) que son solubles en etanol. Las nanopartículas de plata se hunden hasta el fondo de la solución. "La solución reciclada y las nanopartículas se pueden emplear para crear una piel electrónica nueva y funcional", subraya Xiao.