Un pulpo inspira la creación de una piel electroluminiscente

Con sus ágiles extremidades, su piel elástica y su capacidad de camuflarse, los pulpos tienen muchos admiradores entre los científicos y los ingenieros. Algunos fabricantes de robots soft (robots que imitan la naturaleza y poseen tacto blando), por ejemplo, tratan de imitar la capacidad de estas criaturas de deslizarse dentro de espacios pequeños. A los expertos en camuflaje les gustaría crear superficies capaces de cambiar de color similares a las que aquellos pulpos usan para despistar a sus depredadores.

Los investigadores han creado recientemente una piel super elástica inspirada en la forma y la capacidad de cambiar de color de la del pulpo, que puede iluminarse en diferentes colores. El material electroluminiscente podría usarse en robótica soft y en prendas tecnológicas, como pantallas flexibles incorporadas en las mangas de la ropa.

Los investigadores dirigidos por Robert Shepherd de la Universidad de Cornell desarrollaron la piel inteligente, que cuenta con un hidrogel iónico elástico hecho de cloruro de litio acuoso en un elastómero de poliacrilamida. Este material fue descrito por primera vez en 2013 por George M. Whitesides y Zhigang Suo, científicos de la Universidad de Harvard. El equipo de Shepherd fue capaz de incorporar el hidrogel en un dispositivo de trabajo que también se puede iluminar en diferentes colores (Science 2016, DOI: 10.1126/science.aac5082).

La piel inteligente de Shepherd está compuesta por cinco capas. Como capa central hay una capa electroluminiscente de silicona que se ilumina en colores diferentes al pasar la corriente electríca a través de ella, gracias a que contiene polvo de sulfuro de zinc dopado con fósforo. Una pequeña cantidad de un agente dopante de cobre hace que la piel luzca de color azul o verde, y el manganeso le da a la piel un tono amarillento. Para producir luz blanca el equipo mezcló todos aquellos materiales.

Esta capa central se encuentra entre dos capas del hidrogel iónico, las cuales sirven como electrodos que suministran electricidad a dicha capa interior. Después, las tres capas se intercalan en medio de dos capas de silicona.

Shepherd y el coautor del trabajo Chris Larson comentan que fue un reto conseguir que las capas hidrofílicas de hidrogel se unieran a las capas hidrofóbicas de silicona. Finalmente lo consiguieron usando ozono para romper los enlaces Si–O de la superficie de la silicona, creando grupos hidroxilo superficiales. Esta superficie modificada permite una buena adhesión entre las capas.

El equipo de Shepherd demostró que la piel puede estirarse hasta seis veces la longitud original en una dirección. Ésto implica que es mucho más flexible que otras superficies las cuales sólo se extienden unas dos veces más su tamaño original. Los investigadores también incorporaron la piel a robots soft que se iluminan al estirarse.

“Este hecho representa un muy buen paso hacia la creación de pantallas y sensores elásticos que serán, sin ninguna duda, muy útiles en aplicaciones dentro del campo de la robótica soft”. comenta Michael Tolley , un experto en robótica bioinspirada, de la Universidad de California, San Diego. “Me puedo imaginar este tipo de sensor y pantalla usándose en sistemas construidos para la interacción entre robots y humanos en el contexto de la robótica de servicios, entretenimiento, o muchas otras aplicaciones.”

El voltaje requerido para encender la piel es alto por el momento. Por ello Shepherd dice que su grupo está trabajando en hacer la piel más fina para poder utilizar baterías en lugar de tener que enchufarla para obtener el voltaje necesario.

Traducción al español producida por Marta Isabel Gutiérrez-Jiménez de Divulgame.org para C&EN. La versión original (en inglés) del artículo está disponible aquí.