Figura 1. Imagem de um modelo de elastômero poroso com tamanho e formato de poro uniforme (à esquerda), Gráfico mostrando alta uniformidade no desempenho dos sensores (direita). Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
Os pesquisadores desenvolveram um sensor de pressão flexível que deve ter uma aplicabilidade muito mais ampla. Uma equipe de pesquisa da KAIST fabricou um sensor de pressão piezoresistivo de alta uniformidade com baixa histerese, enxertando quimicamente um polímero condutor em um molde de elastômero poroso.
A equipe descobriu que a uniformidade do tamanho e formato dos poros está diretamente relacionada à uniformidade do sensor. A equipe observou que, ao aumentar o tamanho dos poros e a variabilidade da forma, a variabilidade das características do sensor também aumenta.
Pesquisadores liderados pelo professor Steve Park do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais confirmaram que, em comparação com outros sensores compostos de poros de tamanhos e formatos aleatórios, que teve um coeficiente de variação na mudança de resistência relativa de 69,65 por cento, seu sensor recém-desenvolvido exibia uma uniformidade muito maior com um coeficiente de variação de 2,43 por cento. Este estudo foi relatado em Pequena como artigo de capa em 16 de agosto.
Sensores de pressão flexíveis têm sido ativamente pesquisados e amplamente aplicados em equipamentos eletrônicos, como telas sensíveis ao toque, robôs, dispositivos de saúde vestíveis, pele eletronica, e interfaces homem-máquina. Em particular, Os sensores de pressão piezoresistivos baseados em compósitos de materiais condutores de elastômero possuem um potencial significativo devido às suas muitas vantagens, incluindo um processo de fabricação simples e de baixo custo.
Figura 2. Loops de histerese do sensor em diferentes níveis de pressão (esquerda), e depois de um número diferente de ciclos (direita). Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
Vários resultados de pesquisa foram relatados sobre maneiras de melhorar o desempenho de sensores de pressão piezoresistivos, a maioria dos quais tem se concentrado em aumentar a sensibilidade. Apesar de sua significância, maximizar a sensibilidade dos sensores de pressão piezoresistivos baseados em composto não é necessário para muitas aplicações. Por outro lado, A uniformidade sensor a sensor e a histerese são duas propriedades de importância crítica para realizar qualquer aplicação.
A importância da uniformidade sensor a sensor é óbvia. Se os sensores fabricados nas mesmas condições tiverem propriedades diferentes, a confiabilidade da medição está comprometida, e, portanto, o sensor não pode ser usado em um ambiente prático.
Além disso, a histerese baixa também é essencial para melhorar a confiabilidade da medição. A histerese é um fenômeno no qual as leituras elétricas diferem dependendo de quão rápido ou lento o sensor está sendo pressionado, se a pressão está sendo liberada ou aplicada, e por quanto tempo e em que grau o sensor foi pressionado. Quando um sensor tem alta histerese, as leituras elétricas serão diferentes mesmo sob a mesma pressão, tornando as medições não confiáveis.
Os pesquisadores disseram que observaram um grau de histerese insignificante, que era de apenas 2 por cento. Isso foi atribuído à forte ligação química entre o polímero condutor e o molde de elastômero, que evita seu deslizamento e deslocamento relativos, e a porosidade do elastômero que melhora o comportamento elástico.
"Esta tecnologia traz uma visão sobre como abordar os dois problemas críticos em sensores de pressão:uniformidade e histerese. Esperamos que nossa tecnologia desempenhe um papel importante no aumento das aplicações práticas e na comercialização de sensores de pressão em um futuro próximo, "disse o professor Park.
