Peles eletrônicas suportarão frio de até -93 ºC graças a este novo material

Peles eletrônicas suportarão frio de até -93 ºC graças a este novo material

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 12 de Agosto de 2021 às 15h43
Reprodução/University of Toronto

Pesquisadores da Faculdade de Ciências Aplicadas e Engenharia da Universidade de Toronto, no Canadá, criaram um material que pode ser usado em sensores vestíveis sob condições de frio extremo, com temperaturas de até -93 °C. A substância combina a flexilidade da pele humana com uma ótima condutividade elétrica.

O novo composto pertence à família dos hidrogéis, polímeros reticulados capazes de reter muita água dentro de uma estrutura química. Essa tecnologia conhecida como pele iônica, ou iSkin, pode ser utilizada na fabricação de equipamentos eletrônicos vestíveis ou em projetos de robôs revestidos de "pele eletrônica", com sensibilidade semelhante ao tato de seres humanos.

“Muitos dos tecidos em nossos próprios corpos são hidrogéis, então eles são frequentemente usados ​​em aplicações onde a biocompatibilidade é importante, como em cosméticos ou engenharia de tecidos", explica o pós-doutorando em engenharia Binbin Ying, autor principal do estudo. "Porém, se quisermos usá-los em eletrônicos macios, flexíveis ou vestíveis, precisamos adicionar novas funcionalidades, como elasticidade mecânica e condutividade elétrica”, complementa.

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iSkin

A pele iônica é um material incrível para aplicações robóticas por ter a capacidade de autoalimentação energética. Além disso, essa substância não é tóxica e pode ser esticada até 400% de seu tamanho original. Quando dobrada, a iSkin cria uma mudança proporcional em sua condutividade, permitindo a conversão de movimento físico em sinal elétrico.

“Um fisioterapeuta pode colocá-la no joelho ou cotovelo para medir quando e quanto a articulação está se movendo. Em uma luva, ela pode aferir e rastrear os movimentos das mãos ou ser usada ​​para controlar um robô. É uma forma muito versátil de facilitar todos os tipos de interação humano-máquina”, acrescenta o professor de engenharia Xinyu Liu, coautor do estudo.

Esquema de funcionamento da iSkin (Imagem: Reprodução/University of Toronto)

Uma desvantagem é que, ao contrário de outros hidrogéis, a pele iônica não funciona bem em temperaturas muito baixas. Quando a água dentro dela congela, os cristais de gelo podem danificar sua estrutura e o ar frio e seco também consegue sugar a água líquida restante, inutilizando todo o hidrogel.

Problema resolvido

Para tornar a iSkin tolerante às condições mais severas de frio, os pesquisadores adicionaram glicerol ao material, testando formulações que aumentassem a resistência em baixas temperaturas, sem alterar suas características físicas mais importantes, como elasticidade superior e condutividade elétrica.

Além de aderir com facilidade à pele, o novo composto feito com glicerol também pode ser colado em roupas e outros materiais porosos sem desgrudar ou perder eficiência energética em ambientes extremamente gelados. “Colamos a iSkin na parte externa de uma jaqueta e fomos para a rua no inverno de Toronto com 10 graus abaixo de zero. Fizemos todas as medições sem problemas, como se estivéssemos no laboratório”, comemora Ying.

iSkin feita com glicerol pode ser usada em eletrônicos vestíveis e robótica leve (Imagem: Reprodução/University of Toronto)

Com uma tolerância maior ao frio e uma viscosidade aprimorada, a nova pele iônica pode ser aplicada na fabricação de braços robóticos para operações em baixas temperaturas ou na construção de robôs leves projetados para escalar terrenos acidentados em ambientes árticos ou de ar rarefeito.

“Em uma garra mecânica, por exemplo, a iSkin forneceria um conjunto de sinais de feedback, permitindo que o robô 'sentisse' o objeto que está segurando em tempo real, diferenciando itens duros e macios, redondos ou quadrados, sem se preocupar com frio do lugar onde trabalha”, completa Binbin Ying.

Fonte: University of Toronto

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