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Fibra sensitiva vai por eletrônica na sua roupa


A fibra altamente elástica é fabricada com funcionalidades específicas de acordo com a aplicação. [Imagem: Alban Kakulya/EPFL]

Fibra sensorial

Parece ser um fio comum, mas esta é uma fibra superelástica que representa uma nova forma de pensar os sensores.

Sua grande vantagem é a incorporação de múltiplos materiais - como eletrodos ou polímeros condutores - em uma matriz de elastômero.

Essa mesclagem permite detectar até mesmo a menor pressão e tensão, com a vantagem de que as fibras podem suportar deformações de quase 500% e depois recuperar sua forma inicial.

Tudo isso as torna perfeitas para aplicações em roupas eletrônicas e próteses inteligentes, ou mesmo para criar nervos artificiais para robôs.

"Por exemplo, podemos adicionar três fios de eletrodos na parte superior das fibras e um na parte inferior. Diferentes eletrodos entrarão em contato entre si dependendo de como a pressão é aplicada às fibras. Isso fará com que os eletrodos transmitam um sinal, que pode então ser lido para determinar exatamente a que tipo de estresse a fibra está exposta - como compressão ou tensão de cisalhamento, por exemplo," explicou o professor Fabien Sorin, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.


Os pesquisadores construíram um dedo robótico rudimentar para aferir as qualidades sensoriais das fibras. [Imagem: Yunpeng Qu et al. - 10.1002/adma.201707251]

Peles eletrônicas e dedos de robôs

Embora sejam basicamente um material plástico, as fibras são fabricadas por um processo de trefilação térmica, ou puxamento a quente, o mesmo processo usado na fabricação das fibras ópticas de quartzo.

Os vários componentes que se deseja inserir na fibra final são inicialmente organizados em um padrão 3D cuidadosamente projetado dentro de uma pré-forma em macroescala, muito mais grossa do que a fibra final que se deseja produzir. Essa forma é então aquecida e esticada, como plástico derretido, até formar fibras de algumas centenas de micrômetros de diâmetro.

Esse processo de esticamento a quente estende o padrão dos componentes no sentido do comprimento, mas também o contrai transversalmente, o que significa que as posições relativas dos componentes permanecem as mesmas que ocupavam no molde em macroescala. Isso lhes dá uma funcionalidade difícil de obter em dimensões tão reduzidas e, principalmente, em um material totalmente elástico.

Os primeiros testes mostraram que, ao entrar em contato com qualquer superfície, as fibras transmitem "sensações" suficientes para fazê-las funcionar como nervos artificiais. Se forem tecidas, elas resultarão em uma pele eletrônica totalmente funcional e muito sensível.

Sorin conta que, como o processo de fabricação utilizado já opera em escala industrial, e os materiais componentes são todos disponíveis comercialmente, empresas já se interessaram pela tecnologia, e só está aguardando a concessão dos pedidos de patente para colocar a inovação à disposição do mercado.

Bibliografia:

Superelastic Multimaterial Electronic and Photonic Fibers and Devices via Thermal Drawing
Yunpeng Qu, Tung Nguyen-Dang, Alexis Gérald Page, Wei Yan, Tapajyoti Das Gupta, Gelu Marius Rotaru, René M. Rossi, Valentine Dominique Favrod, Nicola Bartolomei, Fabien Sorin
Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.201707251

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA

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