Investigadores de ingeniería de la Universidad de Minnesota han desarrollado un proceso revolucionario para la impresión 3D de dispositivos sensoriales electrónicos estirables que podrían dar a los robots la capacidad de sentir su entorno. El descubrimiento también es un gran paso adelante en la impresión de productos electrónicos en la piel humana real.
La investigación se publicará en el próximo número de Materiales avanzados y actualmente está en línea
"Este tejido electrónico elástico que desarrollamos tiene muchos usos prácticos", dijo Michael McAlpine, profesor asociado de ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota e investigador principal del estudio. "Poner este tipo de 'piel biónica' en robots quirúrgicos les daría a los cirujanoscapacidad de sentir realmente durante cirugías mínimamente invasivas, lo que facilitaría la cirugía en lugar de solo usar cámaras como lo hacen ahora. Estos sensores también podrían facilitar que otros robots caminen e interactúen con su entorno ".
McAlpine, quien ganó el reconocimiento internacional en 2013 por integrar electrónica y novedosos nanomateriales impresos en 3D para crear un "oído biónico", dice que este nuevo descubrimiento también podría usarse para imprimir productos electrónicos en la piel humana real.utilizado para el monitoreo de la salud o por soldados en el campo para detectar productos químicos peligrosos o explosivos.
"Si bien aún no hemos impreso en la piel humana, pudimos imprimir en la superficie curva de una mano modelo utilizando nuestra técnica", dijo McAlpine. "También conectamos un dispositivo impreso con la piel y nos sorprendió que elel dispositivo era tan sensible que podía detectar su pulso en tiempo real "
McAlpine y su equipo hicieron la tela de detección única con una impresora 3D única en su tipo que construyeron en el laboratorio. La impresora multifuncional tiene cuatro boquillas para imprimir las diversas "tintas" especializadas que forman las capas del dispositivo.- una capa base de silicona, electrodos superior e inferior hechos de tinta conductora, un sensor de presión en forma de bobina y una capa de sacrificio que mantiene la capa superior en su lugar mientras se establece. La capa de sacrificio de soporte se lava más tarde en la finalproceso de manufactura.
Sorprendentemente, todas las capas de "tintas" utilizadas en los sensores flexibles pueden establecerse a temperatura ambiente. La impresión 3D convencional usando plástico líquido es demasiado caliente y demasiado rígida para usar en la piel. Estos sensores impresos 3D flexibles pueden estirarse hastatres veces su tamaño original.
"Esta es una forma completamente nueva de abordar la impresión 3D de productos electrónicos", dijo McAlpine. "Tenemos una impresora multifuncional que puede imprimir varias capas para crear estos dispositivos sensoriales flexibles. Esto podría llevarnos a tantas direcciones desde el monitoreo de la salud hastarecolección de energía para detección química "
Los investigadores dicen que la mejor parte del descubrimiento es que la fabricación está integrada en el proceso.
"Con la mayoría de las investigaciones, descubres algo y luego necesitas ampliarlo. A veces pueden pasar años antes de que esté listo para usar", dijo McAlpine. "Esta vez, la fabricación está integrada en el proceso para que esté lista".para ir ahora."
Los investigadores dicen que el siguiente paso es avanzar hacia tintas semiconductoras e imprimir en un cuerpo real.
"Las posibilidades para el futuro son infinitas", dijo McAlpine.
Además de McAlpine, el equipo de investigación incluye a los estudiantes graduados del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Minnesota, Shuang-Zhuang Guo, Kaiyan Qiu, Fanben Meng y Sung Hyun Park.
La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería de los Institutos Nacionales de Salud Premio Núm. 1DP2EB020537. Los investigadores utilizaron instalaciones en la Instalación de Caracterización de la Universidad de Minnesota y la Instalación de Caracterización de Polímeros para las pruebas.
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Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Minnesota . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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