La peau de camouflage caoutchouteuse présente des comportements intelligents et extensibles

Dirigée par Cunjiang Yu, Dorothy Quiggle Career Development Associate Professor of Engineering Science and Mechanics and Biomedical Engineering, l’équipe a publié ses conclusions le 1er juin dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.

La peau des céphalopodes est un organe mou qui peut supporter des déformations complexes, telles que l’expansion, la contraction, la flexion et la torsion. Il possède également des fonctions cognitives de détection et de réponse qui permettent à la peau de détecter la lumière, de réagir et de camoufler son porteur. Alors que des peaux artificielles dotées de ces capacités physiques ou cognitives existaient auparavant, selon Yu, jusqu’à présent, aucune n’a présenté simultanément les deux qualités – la combinaison nécessaire pour les dispositifs cutanés bioélectroniques avancés et artificiellement intelligents.

“Bien que plusieurs dispositifs de peau de camouflage artificiel aient été récemment développés, ils manquent de capacités de traitement et de cognition neuromorphiques non centralisées essentielles, et les matériaux dotés de telles capacités manquent de propriétés mécaniques robustes”, a déclaré Yu. “Nos dispositifs synaptiques souples récemment développés ont permis d’obtenir une informatique inspirée du cerveau et des systèmes nerveux artificiels sensibles au toucher et à la lumière qui conservent ces fonctions neuromorphiques lorsqu’ils sont étirés biaxialement.”

Pour obtenir simultanément intelligence et extensibilité, les chercheurs ont construit des transistors synaptiques entièrement à partir de matériaux élastomères. Ces semi-conducteurs caoutchouteux fonctionnent de la même manière que les connexions neuronales, échangeant des messages critiques pour les besoins à l’échelle du système, insensibles aux changements physiques dans la structure du système. Selon Yu, la clé de la création d’un appareil à peau douce doté de capacités cognitives et d’étirement consistait à utiliser des matériaux caoutchouteux élastomères pour chaque composant. Cette approche a abouti à un dispositif qui peut présenter et maintenir avec succès des comportements synaptiques neurologiques, tels que la détection et la mémorisation d’images, même lorsqu’il est étiré, tordu et poussé à 30 % au-delà d’un état de repos naturel.

“Avec la récente vague d’appareils intelligents pour la peau, la mise en œuvre de fonctions neuromorphiques dans ces appareils ouvre la porte à une direction future vers une biomimétique plus puissante”, a déclaré Yu. “Cette méthodologie de mise en œuvre des fonctions cognitives dans les dispositifs cutanés intelligents pourrait être extrapolée dans de nombreux autres domaines, notamment les appareils portables informatiques neuromorphiques, les organes artificiels, la neurorobotique douce et les prothèses cutanées pour les systèmes intelligents de nouvelle génération.”

L’Office of Naval Research Young Investigator Program et la National Science Foundation ont soutenu ce travail.

Les co-auteurs incluent Hyunseok Shim, Seonmin Jang et Shubham Patel, Penn State Department of Engineering Science and Mechanics ; Anish Thukral et Bin Kan, Département de génie mécanique de l’Université de Houston ; Seongsik Jeong, Hyeson Jo et Hai-Jin Kim, École de génie mécanique et aérospatial de l’Université nationale de Gyeongsang ; Guodan Wei, Institut Tsinghua-Berkeley de Shenzhen ; et Wei Lan, École des sciences physiques et de la technologie de l’Université de Lanzhou.

Source de l’histoire :

Matériaux fourni par État de Penn. Original écrit par Mary Fetzer. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.