Sensor elástico pode levar a criação de “super pele” artificial

O novo material, transparente e semelhante à pele humana, pode ser aplicado na robótica e no desenvolvimento de displays e próteses sensíveis ao toque

Pesquisadores de Stanford, nos Estados Unidos, desenvolveram um sensor elástico, transparente e semelhante à pele, que pode ser aplicado em próteses, na robótica e em displays sensíveis ao toque para computadores. A elasticidade é um dos vários recursos do sensor desenvolvido pela professora de engenharia química Zhenan Bao, da Stanford University, na busca por criar uma “super pele” artificial.

O sensor utiliza uma película transparente de nanotubos de carbono de parede única que atuam como molas pequenas, permitindo que o sensor meça com precisão a força sobre ele, se ele está sendo puxado como um caramelo ou espremido como uma esponja. Ele pode ser esticado para até mais de duas vezes seu comprimento original e recuperar perfeitamente sua forma original.

“Este sensor pode registrar a pressão que vai desde um beliscão firme entre o polegar e o indicador a duas vezes a pressão exercida por um elefante em pé sobre uma única pata. Nada disso causa uma deformação permanente”, disse o pesquisador Darren Lipomi. Os sensores poderiam ser utilizados para fazer membros protéticos sensíveis ao toque ou robôs, para várias aplicações médicas, como ataduras sensíveis à pressão ou em telas sensíveis ao toque para computadores.

O elemento-chave do novo sensor é a película transparente das “nano-molas” de carbono (foto), que é criada pela pulverização dos nanotubos com uma suspensão de líquido sobre uma fina camada de silicone, que depois é esticada. Quando os nanotubos são retocados com silicone, eles tendem a amontoar-se em pequenos torrões orientados aleatoriamente. Quando o silicone é esticado, algumas destes “nano-pacotes” são puxados em alinhamento na direção do alongamento.

Quando o silicone é liberado, ele volta ao seu tamanho original, mas os nanotubos curvam-se e formam nanoestruturas que se parecem com molas. “Depois que fizemos este tipo de pré-alongamento dos nano-tubos, eles comportaram-se como molas e puderam ser alargados várias vezes, sem qualquer mudança permanente em sua forma”, disse Bao.

Esticar o nano-tubo recoberto de silicone pela segunda vez, na direção perpendicular à primeira direção, fez com que alguns dos outros pacotes do nano-tubo se alinhassem na segunda direção. Isso tornou o sensor completamente extensível em todas as direções, com total recuperação de sua forma. Além disso, depois do alargamento inicial para produzir as ‘nano-molas’, o alargamento repetido abaixo do comprimento do alargamento inicial não muda a condutividade elétrica significativamente, disse Bao.

Manter a mesma condutividade em ambas as formas alongadas e não alongadas é importante porque os sensores detectam e medem a força sendo aplicada a elas por meio destas nano-estruturas semelhantes a molas, que servem como eletrodos. Os sensores consistem em duas camadas de nano-tubos revestidos de silicone, orientados de maneira que as coberturas estejam voltadas face-a-face, com uma camada de um tipo de silicone mais facilmente deformável entre elas.

A camada intermediária de silicone armazena carga elétrica, de forma semelhante a uma bateria. Quando a pressão é exercida no sensor, a camada intermediária de silicone é comprimida, o que altera a quantidade de carga elétrica que ela pode armazenar. A mudança é detectada pelos dois filmes de nano-tubos de carbono, que agem como os terminais positivo e negativo em uma típica bateria de automóvel ou de uma lanterna.

A mudança sofrida pelos filmes de nano-tubos é o que permite que o sensor transmita o que está ‘sentindo’. Se o sensor tiver sido comprimido ou estendido, os dois nano-filmes são aproximados, o que parece dificultar a detecção de qual tipo de deformação está acontecendo. Mas Lipomi disse que deveria ser possível detectar a diferença pelo padrão de pressão. Com a compressão, você esperaria ver um padrão semelhante a um olho de boi, com a maior deformação no centro e uma deformação menor de acordo com que se afasta do centro.

“Se o aparelho for dominado por duas pinças opostas e esticado, a maior deformação seria ao longo da linha reta entre as duas pinças”, disse Lipomi. A deformação diminuiria à medida em que você se afastasse da linha. A pesquisa do grupo de Bao criou antes um dispositivo tão sensível à pressão que poderia detectar pressões – bem abaixo da pressão exercida pela carcaça de uma mosca varejeira, de 20 miligramas – que os pesquisadores testaram. Este último sensor não é tão preciso, ela disse, mas isso é porque os pesquisadores focaram-se em torná-lo elástico e transparente.

“Nós não gastamos muito tempo tentando otimizar o aspecto da sensibilidade deste sensor. Mas o conceito anterior pode ser aplicado aqui. Nós só precisamos fazer algumas modificações à superfície do eletrodo para que possamos ter a mesma sensibilidade”, disse Bao.

Fonte: Isaúde.net

Passo Firme – 31.10.2011
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