I ricercatori della Carnegie Mellon University (Stati Uniti) hanno creato un gel capace di muoversi e di registrare impulsi elettrici. Se viene tagliato, o danneggiato, è in grado di riconnettere le due estremità recise.
Si chiama softrobotica, ed è una delle declinazioni più avanzate della robotica. Come suggerisce il prefisso, è basata su materiali soffici e autoriparanti, che conferiscono ai dispositivi qualità particolarmente adatte per la realizzazione di strumenti di misurazione, ma anche, in futuro, di protesi.
La softrobotica, in realtà, è oggetto di studi già da qualche anno, ma finora i risultati – almeno in campo biomedico – sono stati quasi sempre insoddisfacenti, a causa soprattutto di alcuni limiti tecnici. Ora, però, i bioingegneri della Carnegie Mellon University di Pittsburgh (Stati Uniti) sembrano essere riusciti a risolvere la maggior parte dei problemi dei materiali, arrivando a un softrobot molto promettente.
Come illustrato sulla rivista scientifica Nature Electronics, il principio di fondo è quello di utilizzare un materiale in forma di gel dotato di conduttività elettrica simile a quella dei metalli, in cui inserire i chip e le fonti di alimentazione quali le minibatterie. Inoltre, il gel deve essere in grado di autoripararsi, se lesionato o sottoposto a stress.
Una lega metallica liquida
A tale scopo, i ricercatori americani hanno messo a punto un gel alcolico che contiene scaglie di argento e particelle di gallio, ed è quindi, a tutti gli effetti, una sorta di lega metallica liquida, dotata di elevata conduttività, bassa rigidità e grande capacità di resistere alle sollecitazioni meccaniche. Nel gel hanno poi introdotto una minibatteria per l’alimentazione e un bioelettrodo per la trasmissione degli impulsi (lo strumento può misurare l’attività elettrica dei muscoli in qualunque parte del corpo, a seconda di dove viene posizionato).
Per spiegare più chiaramente di che cosa si tratta, i ricercatori hanno messo a disposizione anche un video in cui hanno filmato un softrobot a forma di lumaca. Il video mostra anche l’applicazione del softrobot a una macchinina giocattolo e poi a un braccio e a una gamba. Come si può vedere dalle immagini, quando l’elettrodo viene tagliato o sottoposto a una forte trazione che porta a spezzarlo, la sua capacità di generare energia elettrica e, quindi, di far muovere un oggetto (o di registrare un impulso) viene fortemente compromessa (la velocità di spostamento della macchinina o della lumaca è dimezzata). Tuttavia, in pochi secondi la matrice in gel riesce a riconnettere le due estremità recise, e tutto riprende quasi come prima del taglio, con un recupero di quasi il 70% dell’energia trasmessa prima della lesione.
Nel caso del braccio e della gamba, il softrobot consente di registrare elettromiografie ovunque in tempo reale e senza necessità di stimoli dolorosi come quelli dell’esame classico, e potrebbe anche rappresentare un materiale da impiegare in protesi robotiche ibride di nuova generazione.
Utile anche per i monitoraggi ambientali
Un altro vantaggio è la sostenibilità: il gel, almeno teoricamente, può essere utilizzato più e più volte, passando da un dispositivo a un altro, e potrebbe quindi diventare utile anche per monitoraggi ambientali, ad esempio delle acque.
In generale, le applicazioni di un materiale così versatile sono numerosissime, perché grazie al softrobot si potrebbero realizzare strumenti di vario tipo, connessi direttamente al corpo umano. Gli studi del laboratorio, guidato da Carmel Maijdi, che da anni lavora su questi temi, sono in pieno svolgimento.
