Pannelli touch in Hydrogel: flessibili, elastici, indossabili

-Articolo a cura di Francesco Clemente e Alessandro Luppi

Mentre Samsung lavora al Project Valley e LG pensa agli OLED di sesta generazione, in collaborazione con IGNIS (un’azienda canadese), per fare schermi pieghevoli, un team di ricerca dell’Università di Seul (Corea del Sud) ha messo a punto un pannello touch flessibile ed allungabile, fatto di hydrogel.

L’idea di fondo è la stessa che era venuta ai colleghi della Carnegie Mellon University, che hanno reso la pelle stessa un dispositivo touch, ma il funzionamento è leggermente differente.

I pannelli touch costruiti fino ad oggi hanno sfruttato svariati tipi di tecnlogie: resistivi, capacitivi, ad onda acustica di superfice, touch ad infrarossi, ma questi sfruttano principalmente l’ossido indio-stagno (ITO), in quanto caratterizzato da bassa resistenza (<200 ohms per area), che però risulta conferirne estrema fragilità.

A causa delle nuove esigenze di mercato che richiedono flessibilità e biocompatibilità, in particolare per dispositivi wearable, questo team di ricerca guidato da Chong-Chan Kim ha pensato di sfruttare un materiale già molto noto in campo medico utilizzato principalmente per la rigenerazione dei tessuti e le lenti a contatto, l’hydrogel.

L’hydrogel è un colloide costituito da catene polimeriche idrofile, il quale può contenere più del 90% d’acqua, caratteristica che gli consente di essere estremamente modellabile.

Grafene, polimeri conduttori, nanotubi di carbonio e nanofili metallici erano già stati testati per questo stesso scopo, però la loro resistenza aumenta improvvisamente quando sottoposti a trazione ed inoltre mostrano un importante indebolimento strutturale causato dalle ripetute deformazioni subite.

L’alta trasparenza del touchpad coreano, che lascia passare il 99% della luce visibile, permetterà l’integrazione con gli schermi, cosa che potrebbe essere la base per futuri smartphone e dispositivi wearable.

La possibilità di contenere molta acqua al suo interno gli consente di dissolvere ioni e quindi condurre.

Sono stati costruiti sensori di pressione, deformazione e attuatori con l’hydrogel (usato come conduttore ionico) mediante strutture conduttore/isolante/conduttore.

Il pannello sfrutta un Poliacriammimde (PAAm) di hydrogel contenente sale di cloruro di litio (LiCl) e strutturalmente prevede 4 elettrodi di platino posti agli angoli mediante i quali viene applicata una tensione che genera un campo elettrostatico sul pannello.

Nel momento in cui il campo viene interrotto da un dito, il circuito risulta isolato in quel punto scaricando a terra, ne consegue che gli amperometri posti ai lati leggano una variazione di corrente. Mediante calcoli relativi alle correnti misurate dai vari amperometri, si può esattamente sapere dove è stato posizionato il dito ed eventualmente rappresentare il tutto su uno schermo.

Essendo questo sistema limitato al singolo tocco, hanno pensato di generare una struttura costituita da più elettrodi e più amperometri di modo da ottenere una griglia virtuale sul pannello per avere un sistema multitouch.

In un test è stato mostrato il pannello touch in funzione utilizzato per scrivere, suonare il piano e persino giocare.

Per quanto la ricerca sia affascinante, sembra un po’ limitativa in quanto chi utilizza il touchpad non sa a priori a cosa corrisponde il punto in cui tocca (immaginiamo che per suonare la pianola virtuale hanno fatto diversi tentativi per individuare i punti corrispondenti alle note).
A risolvere il dubbio sono gli studiosi che spiegano che sono presenti diversi prototipi di schermi flessibili.

Sottoposto a test di trazione risulta deformabile fino a raggiungere 10 volte la sua dimensione iniziale, non intaccandone la funzionalità.

In attesa di perfezionamenti al progetto ci resta solo da attendere le prime applicazioni di questo sensazionale prodotto che, con un po’ di fantascienza, potrebbe in futuro essere inserita sotto la pelle delle persone e rendere il nostro stesso corpo un dispositivo touch.