Une peau artificielle aussi sensible au toucher que la peau humaine

La main humaine est un outil assez exceptionnel. Elle nous aide à fabriquer des outils de plus en plus complexes, mais elle est surtout dotée d'une sensibilité au toucher très précise. Elle dispose de récepteurs nous permettant de juger précisément à quel point il faut la fermer pour serrer un objet sans risquer de l'abîmer. Et cette performance est très difficile à réaliser en laboratoire.

Jusqu'à présent, on y arrivait partiellement. En mesurant la résistancerésistance induite par un transistor d'un circuit imprimé soumis à une contrainte mécanique, on générait un courant électriquecourant électrique d'une certaine intensité. Mais des scientifiques du Georgia Institute of Technology annoncent dans la revue Science avoir modernisé ce modèle, en se basant sur les phénomènes piézoélectriques.

Wenzhuo Wu, l'un des chercheurs derrière cette peau artificielle sensible au toucher, examine le fruit de son travail, capable de traduire l'énergie mécanique en signal électrique. © Gary Meek, Georgia Tech Photo

La piézoélectricité qui rend la peau sensible

Le principe de la piézoélectricitépiézoélectricité est le suivant : certains matériaux, comme l'oxyde de zinczinc, se polarisent d'eux-mêmes dès qu'ils sont soumis à une contrainte mécanique. Ainsi, la peau artificielle décrite se compose de nanofils de 500 à 600 nm de diamètre en oxyde de zinc. En réponse à une charge mécanique, ces nanofils génèrent un courant électrique qui est capté par l'un des transistors du circuit imprimé flexible. En retour, les nanofils convertissent l'information en signaux électriques, de manière à reproduire une sensation de toucher à un degré de précision jugé 15 fois plus élevé que ce qui était fait auparavant.

Ainsi, les auteurs seraient parvenus à une résolutionrésolution inférieure à 100 µm et la peau artificielle créée détecterait des changements de pressionpression de l'ordre de 10 kilopascals, égalant alors les propriétés de la peau humaine. Autre point fort : sa capacité de détection ne diminuerait pas à l'usage. Les performances sont restées les mêmes après que les circuits ont été plongés 24 heures dans l'eau distilléeeau distillée ou salée.

Cette peau artificielle pourrait alors équiper des prothèses humaines afin de redonner une sensibilité tactile aux personnes amputées, ou recouvrir les mains ou les doigts d'un robot pour lui conférer une meilleure dextérité.