Bebê inspira design de sensor ultrassensível que simula o toque humano
Por Lillian Sibila Dala Costa • Editado por Luciana Zaramela |
A filha recém-nascida de um cientista inspirou a criação de um novo tipo de sensor flexível, que consegue se adaptar a diferentes pressões e deformidades. A tecnologia poderá ser usada tanto para fabricar balanças mais precisas quanto para criar membros prostéticos que conseguem obedecer melhor aos comandos humanos, por exemplo.
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À medida que o ser humano e as máquinas que produz se integram cada vez mais, a criação de sensores vai se tornando mais importante e sensível, especialmente em termos de custo-benefício. Precisamos desses equipamentos para detectar pulsos sutis, operar membros robóticos e criar balanças de altíssima resolução. O mais novo avanço nessa área veio de pesquisadores da Universidade de Penn State, dos Estados Unidos, e da Universidade de Tecnologia de Hebei, da China.
Bebês, sensores e balanças
O diferencial do novo sensor, mais especificamente, está no fato de que ele consegue detectar mudanças muito pequenas de pressão mesmo quando há muita pressão já envolvida no processo. A analogia usada pelo co-autor da pesquisa, Huanyu “Larry” Cheng, é a de que o sensor conseguiria “detectar uma mosca em cima de um elefante”. Essa mudança ínfima na pressão equivale à maneira com que os sensores da nossa pele respondem ao toque.
E foi justamente a filha de Cheng que inspirou essa criação. Ela perdeu cerca de 10% do peso corporal logo após nascer, e o médico pediu que o pai a pesasse a cada 2 dias para monitorar qualquer perda de peso subsequente. Inicialmente, ele pesou a filha em casa, em uma balança comum — ela a pesava sozinha e também pesava a si mesmo com e sem o bebê no colo.
Foi então que o cientista notou que, quando devolvia a filha ao berço, a balança não detectava a mudança na pressão, continuando a mostrar o mesmo peso de quando a estava segurando.
Cheng e sua equipe passaram, então, a buscar um material e uma estrutura que conseguissem detectar mudanças de pressão sutis. Um sensor de pressão feito de um gradiente de estruturas micro-piramidais, junto a uma camada iônica ultrafina, foi o que teve a melhor capacidade de resposta. O problema é que a sensibilidade das microestruturas diminuía à medida que a pressão aumentava, já que a deformação dos objetos mudava a forma do sensor, alterando a área de contato e prejudicando a leitura.
Os padrões das microestruturas, antes randômicos, foram desenhados para se tornarem mais flexíveis, podendo responder melhor à pressão de objetos. Isso envolveu até mesmo a utilização de um laser de CO2 com um feixe gaussiano — o que é importante porque custa menos e é menos complexo do que a fotolitografia, método mais comumente usado na fabricação de padrões de microestrutura em sensores.
O sensor resultando tem resposta e tempo de recuperação rápidos, com repetibilidade excelente, segundo os pesquisadores. Pulsos suaves foram usados nos testes, que envolveram a operação de mãos robóticas interativas e a criação de balanças e cadeiras inteligentes de alta resolução.
Além disso, os pesquisadores acreditam que o material possa ser adaptado para diversas outras funções, inclusive médicas — eles conseguiram não só verificar pulsações pelo pulso, mas também por outras estruturas vasculares distais, como a sobrancelha e a ponta dos dedos.
Fonte: Nature Communications, TechXplore