Seja de uso regular, uso excessivo ou abuso, todo dispositivo está fadado a desenvolver rachaduras em algum ponto. Essa é apenas a natureza das coisas.

Rachaduras podem ser especialmente perigosas, no entanto, ao trabalhar com dispositivos biomédicos que podem significar vida ou morte para um paciente.

Um novo estudo de uma equipe de pesquisa da Binghamton University usa a topografia da pele humana como modelo não para prevenir rachaduras, mas para direcioná-las da melhor maneira possível para evitar componentes críticos e facilitar os reparos.

O estudo, publicado em 17 de setembro no jornal Relatórios Científicos , é liderado por Binghamton University Professor Associado de Engenharia Biomédica Guy German e Ph.D. aluno Christopher Maiorana. Para o estudo, Maiorana projetou uma série de membranas de camada única e camada dupla de polidimetilsiloxano (PDMS) à base de silicone, um material inerte e não tóxico usado em pesquisas biomédicas. Embutidos nas camadas estão minúsculos canais destinados a guiar quaisquer fissuras que se formem, que, quando parte de um dispositivo biomédico, daria mais controle sobre como as rachaduras se formam. Danos potenciais podem contornar áreas críticas de eletrônicos flexíveis, por exemplo, aumentando sua vida útil.

"Neste campo relativamente novo de materiais hiperelásticos - materiais que podem realmente se esticar - tem havido muito trabalho, mas não na área de controle de fratura, "German disse." O controle de fratura só foi explorado em materiais mais frágeis. "

O que é particularmente importante, Maiorana e German disseram, é ter PDMS como base para a membrana flexível, uma vez que é conhecido por sua ampla variedade de usos. O estudo também integra outros materiais comuns.

“Fazemos isso sem usar nenhum material exótico, "Maiorana disse." Não estamos inventando nenhum novo metal ou cerâmica. Estamos usando borracha ou modificando vidro normal para fazer essas coisas. Pegamos essa ideia realmente básica e a tornamos funcional. "

A pesquisa em andamento de German sobre a pele humana o fez perceber que a camada mais externa - conhecida como estrato córneo - exibe uma rede de microcanais topográficos em forma de V que parecem ser capazes de guiar fraturas para a pele.

Este estudo começou com a ideia de recriar esse efeito em materiais não biológicos. As tentativas anteriores de direcionar as microfissuras utilizaram meios mais sólidos, como filmes de cobre em torno das partes mais sensíveis dos componentes eletrônicos flexíveis.

"Mesmo que esta membrana pareça e pareça exatamente como um normal, membrana chata, " ele disse, "você estica e pode fazer com que as rachaduras se desviem em ângulos de 45 graus de onde normalmente teria rachado. Acho que é muito legal."

Por causa do longo período de fabricação das membranas, Maiorana costumava passar uma semana para produzir um e depois rasgá-lo em questão de segundos - apenas para começar tudo de novo no próximo. Ele creditou a precisão crescente da manufatura aditiva e sua capacidade de imprimir recursos cada vez menores para tornar possível a produção das membranas.

"Chris estava projetando seus próprios sistemas de fabricação para fazer esses substratos, "Alemão disse, "porque ele teve que imprimir um molde em 3D e então usar este sistema inteligente para controlar a profundidade desses cânions no substrato. É realmente um desafio técnico."

Maiorana acrescentou:"Há um certo nível de arte nisso. Você acha que há todo um processo científico, e aqui está, mas parte disso é que você já fez esse processo antes e sabe como ele deve ser. "

Este estudo, Disse o alemão, promove a busca de engenheiros biomédicos para aprender com o que a natureza já aperfeiçoou.

"Não importa o quão bom engenheiro você seja - a evolução pensou nisso primeiro, "disse ele." A evolução sempre vence. "