Impressão 3D cria sensores mais eficientes para roupas inteligentes

Pesquisadores do Laboratório de Nanomateriais e Nanocompósitos de Polímeros da Universidade British Columbia (UBC), no Canadá, desenvolveram sensores impressos em 3D utilizando uma tinta que conduz eletricidade. Com esse técnica, eles criaram dispositivos menores, mais leves e altamente precisos, que podem ser usados em roupas inteligentes e equipamentos vestíveis.

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Segundo os cientistas, essa tecnologia conhecida como impressão por extrusão, permite a fabricação de elementos eletrônicos em alta resolução, capazes de desempenhar duas funções ao mesmo tempo. A primeira seria um escudo de interferência eletromagnética (EMI, na sigla em inglês), e a segunda um sensor de movimentação corporal.

“Pense em um dispositivo minúsculo, capaz de medir o movimento do corpo enquanto realiza outras tarefas em simultâneo. Pequenos, leves e precisos, esses escudos EMI podem ter aplicações significativas nas indústrias de saúde, aeroespacial e automotiva”, explica o professor de materiais avançados Mohammad Arjmand, autor principal do estudo.

Tinta condutora

Utilizando um nanomaterial inorgânico bidimensional chamado MXene e um polímero condutor de eletricidade, os pesquisadores desenvolveram uma tinta por onde os elétrons podem circular livremente. Esse material contém várias propriedades estruturais que facilitam a adaptação de pequenos sensores em equipamentos vestíveis.

Essa tinta pode ser utilizada em sistemas de impressão por extrusão para fabricar dispositivos em macroescala, com formas, tamanhos e geometrias diferentes, mantendo uma excelente flexibilidade sem perder a sua capacidade de conduzir eletricidade de maneira eficiente.

“Atualmente, as tecnologias de fabricação desses materiais funcionais limitam-se, em sua grande maioria, a produção de estruturas laminadas e pouco sofisticadas que não permitem a integração de tecnologias de monitoramento em um mesmo sensor”, acrescenta o doutorando em engenharia Ahmadreza Ghaffarkhah, coautor do estudo.

Alta resolução

Com essa técnica de impressão por extrusão, pequenas estruturas eletrônicas podem ser “semeadas” com microfissuras para criar sensores altamente sensíveis. Essas rachaduras minúsculas são usadas para rastrear vibrações no seu entorno, permitindo o monitoramento de atividades como respiração, movimentos faciais, contração e relaxamento muscular.

A alta resolução proporcionada por essa nova tecnologia de impressão garante que os dispositivos resultantes sejam muito mais precisos e eficientes, tanto do ponto de vista energético quanto funcional, permitindo a fabricação de sensores maleáveis que podem ser implantados em tecidos inteligentes ou em qualquer parte do corpo humano.

“Em comparação com as tecnologias convencionais de fabricação, a impressão por extrusão oferece personalização, redução no desperdício de materiais e produção rápida, ao mesmo tempo em que abre inúmeras oportunidades para o desenvolvimento de eletrônicos inteligentes e vestíveis”, encerra o professor Mohammad Arjmand.