Semicondutor flexível pode tornar equipamentos vestíveis mais eficientes

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia (Georgia Tech), nos EUA, desenvolveram um material semicondutor macio e flexível como a pele humana, usado para detectar níveis de luz ultrabaixa. O dispositivo também pode ser esticado em até 200% de seu tamanho original, sem perder sua condutibilidade.

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Esse componente fotodetector extensível é feito à base de um polímero sintético e um elastômero que absorve luminosidade. Em condições adequadas, ele é capaz de produzir uma corrente elétrica tão bem quanto substratos sólidos e rígidos, usados atualmente pela indústria na fabricação de equipamentos vestíveis.

"Nós mostramos que é possível criar elasticidade e maciez em semicondutores que retêm o desempenho elétrico necessário para detectar níveis de luz que são cerca de cem milhões de vezes mais fracos do que os produzidos por uma lâmpada usada para iluminação interna", explica o professor de engenharia elétrica Canek Fuentes-Hernandez, coautor do estudo.

Água é o segredo

Após dois anos e meio de pesquisas, os cientistas descobriam a proporção ideal entre diversos compostos químicos para produzir um material supermacio com capacidade de gerar e conduzir eletricidade quando exposto à luz. Ao final, eles criaram um dispositivo em que uma única camada é 1.000 vezes mais fina do que um fio de cabelo humano.

Para impedir que o semicondutor flexível com uma espessura de aproximadamente 500 nanômetros se partisse ao meio, os pesquisadores usaram um reservatório de água agindo como um envólucro plástico. Com essa técnica, eles conseguiram manter os filmes no lugar sem desintegrar ou perder a forma, preservando suas propriedade mecânicas.

“Ao testar os sinais elétricos que saem do dispositivo quando expostos à iluminação, tivemos que embutir terminais eletrônicos nele. No entanto, esses terminais também tinham que ser deformáveis, ou todo o dispositivo ficaria rígido novamente, perdendo sua característica principal”, acrescenta a estudante de engenharia elétrica Kyungjin Kim, coautora do estudo.

Vestíveis do futuro

Os pesquisadores esperam que o material inovador possa ser usado para aprimorar o processo de fabricação de equipamentos médicos vestíveis, capazes de monitorar a saúde do usuário sem as limitações impostas por biossensores rígidos, que normalmente perdem eficiência quando a pessoa se move com mais intensidade.

Ao se tornarem mais maleáveis e flexíveis, esses dispositivos estarão livres de problemas como artefatos de movimento ou qualidade de imagem degradada, fatores que afetam drasticamente a usabilidade e a qualidade dos dados coletados em tempo real durante atividades físicas.

“Ter aparelhos eletrônicos que podem flexionar, torcer, dobrar e se conformar a superfícies não planas e acompanhar o movimento do corpo, permitirá colocar esses dispositivos em lugares mais eficientes para coletar dados biométricos. Além disso, eles podem ser conectados em frutas, por exemplo, para monitorar o crescimento, doenças e o tempo exato de colheita”, encerra Kyungjin Kim.

Fonte: Georgia Institute of Technology