Pesquisadores imperiais desenvolveram uma maneira de depositar metais em tecidos e a usaram para inserir sensores e baterias nesses materiais.

Uma equipe multidisciplinar de pesquisadores do Imperial College London liderada pelo Dr. Firat Güder do Departamento de Bioengenharia desenvolveu uma técnica inovadora para imprimir metais como prata, ouro e platina em tecidos naturais.

Eles também mostraram que a técnica pode ser usada para incorporar baterias, tecnologias sem fio e sensores em tecidos como papel e tecidos de algodão.

Em última análise, essas tecnologias podem ser usadas para novas classes de ferramentas de diagnóstico médico de baixo custo, sensores adesivos alimentados sem fio para medir a poluição do ar ou roupas com recursos de monitoramento de saúde.

Os metais foram impressos em tecidos, mas até agora o processo revestiu essencialmente o tecido com plástico, o que torna o tecido impermeável e quebradiço.

Publicado em Materiais Funcionais Avançados , o artigo de pesquisa descreve como uma nova abordagem permitiria que tintas metálicas cobrissem fibras inteiras, em vez de simplesmente revestir a superfície do tecido.

Novo método para materiais antigos

Max Grell, primeiro autor no artigo e Ph.D. candidato do Departamento de Bioengenharia do Imperial, disse:"Tecidos são onipresentes e algumas formas, como papel, são antigos. Com este novo método de metalização de tecidos será possível criar novas classes de aplicações avançadas. ”

Para revestir as fibras, os pesquisadores primeiro os cobriram com partículas microscópicas de silício, e então submergiu o material em uma solução contendo íons metálicos. Este processo preparatório, conhecido como SIAM (metalização autocatalítica habilitada para tinta Si), permite que os metais "cresçam" em todo o material à medida que os íons são depositados nas partículas de silício.

Esta abordagem cobre o metal em todo o tecido, permitindo que o papel e os têxteis mantenham sua capacidade de absorver água e sua flexibilidade, além de fornecer uma grande superfície metálica. Essas propriedades são importantes para o funcionamento de muitas tecnologias avançadas, particularmente sensores e baterias, onde os íons em solução devem interagir com os elétrons nos metais.

Para seu estudo de prova de conceito, a equipe de pesquisa jogou a tinta de silicone à mão nos tecidos, mas digamos que o processo pudesse ser ampliado e executado por grandes impressoras convencionais.

Aplicações em tecnologias avançadas

Tendo provado que o método funciona, os pesquisadores demonstraram sua capacidade de fabricar os elementos necessários para uma série de exemplos de tecnologias avançadas.

Por exemplo, eles criaram antenas de bobina de prata no papel, que pode ser usado para transmissão de dados e energia em dispositivos sem fio, como cartões Oyster e sistemas de pagamento sem contato. A equipe também usou o método para depositar prata no papel e adicionar zinco no mesmo papel para formar uma bateria.

A nova abordagem também foi usada para produzir uma variedade de sensores. Isso incluiu um sensor baseado em papel para detectar os indicadores genéticos de uma doença que é fatal para animais comedores de grama (doença de Johne) e associada à doença de Crohn em humanos.

De acordo com os pesquisadores, sensores fabricados em tecidos naturais seriam mais baratos, fácil de armazenar e transportar, e, em última análise, pode ser usado em roupas que monitoram a saúde.

"Escolhemos aplicativos de uma variedade de áreas diferentes para mostrar o quão versátil e habilitadora essa abordagem pode ser, "disse Grell." Envolveu muita colaboração e esperamos ter demonstrado o potencial deste método para que pessoas especializadas em diferentes áreas possam desenvolver esses aplicativos.

Aplicativos acessíveis

Grell acrescentou:"A beleza desta abordagem é que ela também pode combinar diferentes tecnologias para atender a uma aplicação mais complexa, por exemplo, sensores de baixo custo podem ser impressos em papel que podem então transmitir os dados que coletam por meio de tecnologia sem contato. Isso pode ser particularmente útil no mundo em desenvolvimento, onde os testes de diagnóstico precisam ser realizados no local de atendimento, em locais remotos e baratos. "

A acessibilidade desse método foi citada como uma de suas principais vantagens pelos pesquisadores, que demonstrou que, ao usar sua abordagem, uma antena em espiral pode custar apenas US $ 0,001 para ser fabricada, em comparação com US $ 0,05 usando os métodos atuais.

Com o apoio das inovações imperiais, a equipe solicitou uma patente e agora está procurando parceiros da indústria. A próxima etapa será demonstrar o uso do novo método em aplicativos da vida real, que exigirá o desenvolvimento do protótipo, teste e otimização.