Barato, Pressão

Sep 09, 2023

Em uma série de demonstrações (publicadas na Nature Materials), cientistas do Laboratório de Sistemas Biomiméticos Multiescala da Universidade Nacional de Seul mostraram uma membrana sensível à pressão que é sensível o suficiente para sentir a queda de gotículas de água, um pulso humano no pulso e até mesmo o o passo leve e sussurrante de uma joaninha caminhando pela "pele eletrônica".

O dispositivo possui duas folhas de acrilato de poliuretano. As folhas, que podem ter até 9 por 13 centímetros, são moldadas em densos arranjos de minúsculos fios de polímero, cada um com 100 nanômetros de diâmetro e 1.000 nm de altura. Cada um dos cabelos é revestido com uma camada de 20 nm de platina e ligado a uma membrana basal (polidimetilsiloxano tratado para aumentar a condutividade).

As duas folhas ciliadas são então unidas, face a face, como dois pedaços de velcro. As fibras da camada superior engrenam-se com as da camada inferior. Mas, em vez da encadernação mecânica de gancho e laço, as folhas são mantidas juntas fortemente (mas reversivelmente) pela atração de Van der Waals. O sanduíche de nanofibra conduz a corrente entre as camadas e a resistência muda à medida que a área total de contato entre os fios de malha varia. Um toque, empurrão ou torção da membrana basal faz com que os nanopêlos em malha se esfreguem e dobrem, e a mudança na corrente mostra o que está acontecendo. De fato, como a pressão ortogonal, o cisalhamento lateral e a torção produzem diferentes curvas de resposta, o dispositivo pode diferenciar um empurrão, um atrito e uma torção.

Os fatores de medição do sistema - a mudança na resistência devido a mudanças na deformação - foram cerca de 11,5 para pressão direta, 0,75 para cisalhamento e 8,53 em resposta à torção. Em comparação, os sensores de pressão direta baseados em filme de grafeno têm um fator de medição de cerca de 6,1 e, para sensores convencionais de folha de metal, o fator é de cerca de 2,0. (Observe que esses outros sensores captam tensão em apenas uma direção. Para que detectem pressão, cisalhamento e torção, eles devem ser especialmente fabricados com sensores separados para cada direção de tensão.)

Em suma, dizem os pesquisadores, o "mecanismo de nanointertravamento não requer conjuntos complexos de nanomateriais integrados ou matrizes em camadas, permitindo assim uma plataforma de detecção simples, barata e robusta para sensores de medidores de tensão de grande área e alto desempenho".

Foto: Changhyun Pang / Universidade Nacional de Seul