A celulose embebida em uma mistura de polímero cuidadosamente projetada atua como um sensor para medir a pressão, temperatura e umidade ao mesmo tempo. As medições são completamente independentes umas das outras. A capacidade de medir a pressão, temperatura e umidade são importantes em muitas aplicações, como monitorar pacientes em casa, robótica, pele eletronica, têxteis funcionais, vigilância e segurança, para citar apenas alguns.

A pesquisa até agora integrou diferentes sensores no mesmo circuito, que apresentou vários desafios técnicos, não menos importante no que diz respeito à interface do usuário.

Cientistas do Laboratório de Eletrônica Orgânica da Linköping University sob a liderança do Professor Xavier Crispin combinaram com sucesso todas as três medições em um único sensor.

Isso foi possível devido ao desenvolvimento de um aerogel elástico de polímeros que conduz íons e elétrons, e posterior aproveitamento do efeito termelétrico. Um material termoelétrico é aquele em que os elétrons se movem do lado frio do material em direção ao lado quente, criando uma diferença de voltagem.

Quando nanofibras de celulose são misturadas com o polímero condutor PEDOT:PSS em água e a mistura é liofilizada em vácuo, o material resultante tem a estrutura semelhante a uma esponja de um aerogel. Adicionar uma substância conhecida como polissilano faz com que a esponja se torne elástica. A aplicação de um potencial elétrico em todo o material dá um aumento de corrente linear, típico de qualquer resistor. Mas quando o material está sujeito a pressão, sua resistência cai e os elétrons fluem mais facilmente através dela.

Uma vez que o material é termoelétrico, também é possível medir as mudanças de temperatura. Quanto maior a diferença de temperatura entre os lados quente e frio, quanto maior a voltagem. A umidade afeta a rapidez com que os íons se movem do lado quente para o lado frio. Se a umidade for zero, nenhum íon é transportado.

"A novidade é que podemos distinguir entre a resposta termoelétrica dos elétrons (fornecendo o gradiente de temperatura) e a dos íons (fornecendo o nível de umidade) seguindo o sinal elétrico em função do tempo. Isso porque as duas respostas ocorrem em diferentes velocidades, "diz Xavier Crispin, professora do Laboratório de Eletrônica Orgânica e autora principal do artigo publicado em Ciência Avançada .

"Isso significa que podemos medir três parâmetros com um material, sem as diferentes medições sendo acopladas, " ele diz.

Shaobo Han, estudante de doutorado, e a Professora Sênior Simone Fabiano do Laboratório de Eletrônica Orgânica, também descobriram uma maneira de separar os três sinais de forma que cada um possa ser lido individualmente.

"Nosso sensor exclusivo também prepara o caminho para a Internet das Coisas, e traz menor complexidade e menores custos de produção. Essa é uma vantagem no setor de segurança. Uma outra aplicação possível é colocar sensores em pacotes com produtos sensíveis, "diz Simone Fabiano.