(Phys.org)—Les chercheurs ont fabriqué une peau intelligente qui est auto-alimentée par son contact frictionnel avec les objets qu'elle touche. Quand une abeille rampe sur la peau intelligente, la peau ne sent pas seulement l'insecte, il utilise également la charge triboélectrique spontanée qui s'accumule entre l'abeille et la peau intelligente pour alimenter sa capacité de détection, éliminant le besoin de piles. La peau intelligente pourrait avoir des applications pour les robots, systèmes d'intelligence artificielle, et des membres bioniques pour les amputés.

Les chercheurs, dirigé par Haixia Zhang à l'Université de Pékin à Pékin, ont publié un article sur la nouvelle peau intelligente dans un récent numéro de ACS Nano .

"Pour les skins électroniques classiques ou les skins intelligents, ils ont tous besoin d'une alimentation électrique, " a dit Zhang Phys.org . « C'est un problème grave. Il est difficile pour les utilisateurs de prendre une mince, peau intelligente flexible et légère avec une batterie dure et lourde qui ne peut fonctionner que pendant des heures. La peau intelligente auto-alimentée résout fondamentalement ce problème."

Comme l'expliquent les scientifiques, les charges triboélectriques se produisent partout où deux objets se touchent, bien que ces charges soient si faibles qu'elles passent souvent inaperçues.

"Imaginez un scénario où vous vous dirigez vers une table pour prendre une tasse de café, " dit Zhang. " Des charges opposées seront générées sur la surface de vos chaussures et sur le sol. Puis quand tu prends la tasse à boire, les charges opposées seront générées sur la paume de votre main et l'anse de la tasse. Par ailleurs, quand tu avales le café, les charges seront même générées entre la surface de votre tube digestif et le café. Nous avons utilisé ces charges spontanées, mais souvent ignorées, pour rendre notre peau intelligente totalement autonome. »

Cette méthode d'auto-alimentation est possible car la peau intelligente consomme très peu d'énergie en premier lieu. La plupart des autres skins intelligents précédemment développés sont numériques, ce qui signifie que leur sensibilité de résolution est déterminée par une grille de pixels. L'augmentation de la résolution nécessite généralement d'augmenter le nombre de pixels et d'électrodes.

En revanche, la nouvelle peau intelligente utilise une méthode analogique qui ne nécessite que quatre électrodes. Les électrodes sont positionnées à quatre extrémités opposées de la peau intelligente. Lorsqu'un objet, comme un doigt, applique une pression sur la peau intelligente, il génère un courant à travers la peau qui induit une tension sur chaque électrode. Étant donné que la distance entre la force appliquée et chaque électrode est différente, la tension à chaque électrode sera également différente, et les tensions relatives peuvent être utilisées pour localiser l'emplacement de la force appliquée.

"Nous utilisons les charges triboélectriques spontanées, combiné avec l'induction électrostatique plane, pour sentir le toucher appliqué sur la peau intelligente, " a déclaré Zhang. " Les charges triboélectriques se produisent partout dans notre vie quotidienne lorsque deux surfaces se touchent. Et lorsqu'une surface chargée s'approche d'un bloc métallique (ou d'une électrode), il induira les charges opposées, qui est l'effet d'induction électrostatique. L'intensité de l'effet d'induction électrostatique dépend de la distance entre la surface chargée et le métal."

Les expériences des chercheurs ont montré que, lorsqu'il est enroulé autour d'une main robotique, la peau intelligente analogique peut déterminer l'emplacement d'une force appliquée avec une résolution moyenne de 1,9 mm. Pour démontrer la grande sensibilité de la peau intelligente à de très petites forces, les chercheurs ont montré que la peau intelligente peut détecter la présence d'une abeille de 0,16 gramme, ainsi qu'un cricket sauteur.

À l'avenir, les chercheurs espèrent améliorer encore la peau intelligente en augmentant sa résolution et sa sensibilité de détection, qui peut être abordée à faible coût puisque ces améliorations ne nécessitent pas d'électrodes supplémentaires. Les chercheurs prévoient également de développer des moyens de protéger la peau intelligente des interférences de l'environnement et d'autres composants électroniques, ce qui pose problème lorsque la smart skin est intégrée aux téléphones portables.

"Par rapport aux skins numériques intelligents qui ont été largement étudiés, les skins analogiques intelligents nécessitent encore une étude plus approfondie, " a déclaré Zhang. " Les skins analogiques intelligents présentent des avantages évidents en termes de résolution et de consommation d'énergie. J'espère que notre travail pourra attirer plus d'attention sur les skins analogiques intelligents."

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