Pensate alla possibilità di avere dispositivi indossabili che si muovono con voi in perfetta sincronia, adattandosi ai contorni del vostro corpo come una seconda pelle. Dispositivi in grado di mantenere una connettività wireless stabile e costante, senza bisogno di batterie, anche durante i movimenti più intensi. Fatto? Bene, avete appena tracciato i contorni dei dispositivi indossabili del prossimo futuro.
Il segreto? Nanoparticelle ceramiche altamente dielettriche incorporate in un polimero elastico, progettate per contrastare gli effetti dirompenti del movimento sull’elettronica di interfaccia, minimizzare la perdita di energia e dissipare il calore. Una combinazione di simulazioni e sperimentazioni che apre la strada alla nuova generazione di dispositivi indossabili che vedremo entro pochi anni: sottili e flessibili come pochi. Una seconda pelle.
La sfida della connettività wireless nei dispositivi indossabili
I dispositivi indossabili stanno rapidamente guadagnando popolarità in vari settori, dal monitoraggio della salute alla robotica morbida. Tuttavia, uno dei principali ostacoli al loro sviluppo è stato il mantenimento di una connettività wireless stabile e affidabile. I componenti a radiofrequenza (RF) come le antenne, utilizzati per inviare e ricevere onde elettromagnetiche, sono particolarmente sensibili ai cambiamenti di forma e movimento. Qualsiasi deformazione o trasformazione di questi componenti può causare uno spostamento della frequenza di comunicazione, con conseguente interruzione del segnale.
Per affrontare questa sfida, i ricercatori della Rice University (vi linko qui lo studio) hanno sviluppato un materiale in grado di imitare l’elasticità e i tipi di movimento della pelle. Un materiale che regola al contempo le sue proprietà dielettriche per contrastare gli effetti dirompenti del movimento sull’elettronica di interfaccia. Approccio innovativo, che si discosta dagli studi precedenti (concentrati sui materiali o sul design degli elettrodi).
Nanoparticelle ceramiche: la chiave per una connettività stabile
Il nuovo materiale è stato realizzato incorporando cluster di nanoparticelle ceramiche altamente dielettriche in un polimero elastico. La distribuzione intenzionale di queste nanoparticelle è stata un elemento chiave del design. Sia la distanza tra le particelle che la forma dei loro cluster hanno un ruolo fondamentale nella stabilizzazione delle proprietà elettriche e della frequenza di risonanza dei componenti RF.
I risultati? Sorprendenti: mentre il sistema con il substrato standard ha perso completamente la connettività quando sottoposto a sollecitazioni, quello con il nuovo materiale ha mantenuto una comunicazione wireless stabile fino a una distanza di 30 metri.
Applicazioni potenziali in campo medico e oltre
Le implicazioni di questa scoperta sono vaste e promettenti. In campo medico, il nuovo materiale potrebbe consentire lo sviluppo di dispositivi indossabili avanzati per il monitoraggio continuo della salute, con applicazioni che vanno dall’elettroencefalografia (EEG) e l’elettromiografia (EMG) al monitoraggio del movimento delle articolazioni e della temperatura corporea. I ricercatori hanno già sviluppato fasce bioniche indossabili per varie parti del corpo, dimostrando la loro capacità di trasmettere in wireless misurazioni in tempo reale a distanze significative.
Ma le potenziali applicazioni vanno ben oltre il settore sanitario. Il nuovo materiale potrebbe essere utilizzato per migliorare le prestazioni di connettività wireless in una varietà di piattaforme indossabili progettate per adattarsi a varie parti del corpo in un’ampia gamma di dimensioni. Questo apre la strada a innovazioni praticamente in ogni campo.
Verso un futuro di dispositivi indossabili h24
Con l’evoluzione continua dei dispositivi indossabili e il loro crescente impatto sul modo in cui la società interagisce con la tecnologia, lo sviluppo di elettronica estensibile altamente efficiente diventa sempre più cruciale. Il nuovo materiale “skin-like” è un passo significativo verso questo obiettivo: una soluzione elegante, il perfetto compromesso tra flessibilità e prestazioni che questo settore attendeva da tempo.
Le prossime ricerche serviranno a ottimizzare il design e la produzione del materiale, nonché per esplorare le sue potenziali applicazioni in vari contesti. Nel giro di qualche anno, comunque, i dispositivi indossabili saranno perfettamente integrati con le nostre vite, e costituiranno “il cruscotto” dei nostri corpi.
