Pesquisadores Criam Pele Artificial Inspirada em Cefalópodes

Uma equipe de engenheiros da Penn State aproveitou as propriedades da pele dos cefalópodes mais fascinantes da natureza, como polvos, lulas e chocos, para criar uma pele artificial elástica e inteligente. A pele artificial imita a elasticidade e as funções neurológicas da pele dos cefalópodes e pode ser usada em uma ampla gama de aplicações, como neurorobótica, próteses de pele, órgãos artificiais e muito mais.

A pesquisa foi publicada no Proceedings of the National Academy of Sciences. A equipe foi liderada por Cunjiang Yu, Professor Associado de Engenharia de Materiais e Mecânica e Engenharia Biomédica.

Recriando a Pele dos Cefalópodes

A pele dos cefalópodes é um órgão macio que pode suportar deformações complexas, como expansão, contração, flexão e torção. Ela também tem funções cognitivas de sentido e resposta que permitem que a pele sinta a luz, reaja e se camufle de acordo com o clima.

Esse tipo de pele artificial não é entirely novo, e já existem versões anteriores com capacidades físicas e cognitivas semelhantes. No entanto, Yu afirma que nenhuma delas exibiu simultaneamente ambas as qualidades, o que é necessário para dispositivos de pele bioelétrica artificialmente inteligentes.

“Embora tenham sido recentemente desenvolvidos dispositivos de pele de camuflagem artificial, eles carecem de capacidades de processamento neuromórfico e cognição não centralizadas, e materiais com essas capacidades carecem de propriedades mecânicas robustas”, disse Yu. “Nossos dispositivos sinápticos macios recentemente desenvolvidos alcançaram computação inspirada no cérebro e sistemas nervosos artificiais que são sensíveis ao toque e à luz e retêm essas funções neuromórficas quando esticados biaxialmente.”

Alcançando Inteligência e Elasticidade

Os pesquisadores se propuseram a alcançar inteligência e elasticidade ao mesmo tempo, e fizeram isso construindo transistores sinápticos feitos inteiramente de materiais elastoméricos. Os semicondutores de borracha, que enviam mensagens críticas para frente e para trás, operam de forma semelhante às conexões neurais. Eles não são afetados pelas mudanças físicas na estrutura do sistema.

Yu afirma que a chave para criar esse tipo de dispositivo de pele foi usar materiais elastoméricos para todos os componentes, o que resultou no dispositivo exibindo e mantendo comportamentos sinápticos neurológicos. Ele foi capaz de exibir esses comportamentos, incluindo detecção de imagens e memorização, mesmo quando esticado, torcido e cutucado.

“Com o recente surgimento de dispositivos de pele inteligente, implementar funções neuromórficas nesses dispositivos abre a porta para uma direção futura para biomímeticos mais poderosos”, disse Yu. “Essa metodologia para implementar funções cognitivas em dispositivos de pele inteligente pode ser extrapolada para muitas outras áreas, incluindo computação wearable neuromórfica, órgãos artificiais, neurorobótica macia e próteses de pele para sistemas inteligentes de próxima geração.”

A pesquisa também incluiu co-autores Hyunseok Shim, Seonmin Jang e Shubham Patel, Departamento de Engenharia de Materiais e Mecânica da Penn State; Anish Thukral e Bin Kan, Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Houston; Seongsik Jeong, Hyeson Jo e Hai-Jin Kim, Escola de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Universidade Nacional de Gyeongsang; Guodan Wei, Instituto Tsinghua-Berkeley Shenzhen; e Wei Lan, Escola de Ciência e Tecnologia Física da Universidade de Lanzhou.