Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Houston relatou um desenvolvimento em eletrônicos esticáveis que podem servir como uma pele artificial, permitindo que uma mão robótica perceba a diferença entre calor e frio e também oferece vantagens para uma ampla gama de dispositivos biomédicos.
O trabalho, relatado no jornal de acesso aberto Science Advances , descreve um novo mecanismo para produzir eletrônicos esticáveis, um processo que depende de materiais prontamente disponíveis e pode ser ampliado para produção comercial.
Cunjiang Yu , Bill D. Cook, professor adjunto de engenharia mecânica e principal autor do artigo, disse que o trabalho é o primeiro a criar um semicondutor em um formato compósito de borracha, projetado para permitir que os componentes eletrônicos retêm a funcionalidade mesmo depois que o material é esticado em 50%.
Ele observou que os semicondutores tradicionais são quebradiços e usá-los em materiais de outros tipos, exigindo um sistema complicado de acomodações mecânicas. Isso é mais complexo e menos estável do que a nova descoberta, bem como mais caro, disse ele. “Nossa estratégia tem vantagens para fabricação simples, fabricação escalonável, integração de alta densidade, grande tolerância à deformação e baixo custo”, disse ele.
A equipe usou a pele para demonstrar que uma mão robótica pode sentir a temperatura da água quente e gelada em uma xícara. A pele também foi capaz de interpretar os sinais do computador enviados para a mão e reproduzir os sinais como American Sign Language.
Os usos da pele estiravel incluem eletrônicos soft wearable, como monitores de saúde, implantes médicos e interfaces homem-máquina.
O semicondutor composto elástico foi preparado usando um polímero à base de silício conhecido como polidimetilsiloxano (PDMS) e pequenos nanofios para criar uma solução que foi então endurecida em um material que usava os nanofios para transportar corrente elétrica.
Uma estratégia geral para conferir capacidade de estiramento mecânica a eletrônicos esticáveis envolve materiais de engenharia em arquiteturas especiais para acomodar ou eliminar a tensão mecânica em materiais eletrônicos não esticáveis, enquanto esticada. Apresentamos um tipo de eletrônicos e sensores processados em solução, que são elásticos e intrinsecamente esticáveis como resultado de todos os materiais elastoméricos em formatos compósitos percolados com P3HT-NF [nanofibrilas de poli (3-hexiltiofeno-2,5-diil)] e AuNP-AgNW (nanopartículas de Au com nanofios de prata revestidos de conformidade) em PDMS (polidimetilsiloxano). Os transistores de filme fino fabricados retém suas performances elétricas em mais de 55% após 50% de alongamento e exibem uma das maiores mobilidades de efeito de campo baseadas em P3HT de 1,4 cm 2 / V% u2219s, devido à melhoria da cristalina. Os sensores de borracha, que incluem sensores de tensão, pressão e temperatura, apresentam capacidades de detecção confiáveis e são explorados como skins inteligentes que permitem a tradução gestual para alfabeto de linguagem gestual e detecção háptica para robótica para ilustrar uma das aplicações dos sensores.