Os físicos criaram o sensor de deformação mais sensível já feito, capaz de detectar o toque de uma pena.

O sensor, desenvolvido pelo Grupo de Física de Materiais da Universidade de Sussex, pode esticar até 80 vezes mais tensão do que os medidores de tensão atualmente no mercado e mostrar alterações de resistência 100 vezes mais altas do que os materiais mais sensíveis em desenvolvimento de pesquisa.

A equipe de pesquisa acredita que os sensores podem trazer novos níveis de sensibilidade à tecnologia vestível que mede os sinais vitais dos pacientes e aos sistemas de monitoramento da integridade estrutural de edifícios e pontes.

Marcus O'Mara, da Escola de Ciências Matemáticas e Físicas da Universidade de Sussex, disse:"" A próxima onda de tecnologia de detecção de deformação usa materiais elásticos como borracha imbuída de materiais condutores, como grafeno ou nanopartículas de prata, e está em desenvolvimento há mais de uma década.

"Acreditamos que esses sensores são um grande passo à frente. Quando comparados aos sensores de deformação linear e não linear referenciados na literatura científica, nossos sensores exibem a maior mudança absoluta na resistência já relatada. "

Alan Dalton, Professor de Física Experimental da Universidade de Sussex, disse:"Esta tecnologia promissora pode ser especialmente útil em campos estabelecidos, como saúde, monitoramento de desempenho esportivo e campos de rápido crescimento, como robótica suave.

"Nossa pesquisa desenvolveu-se barata, dispositivos escalonáveis ​​de monitoramento de saúde que podem ser calibrados para medir tudo, desde o movimento das articulações humanas até o monitoramento dos sinais vitais. Vários dispositivos podem ser usados ​​em todo o corpo de um paciente, conectados sem fio e se comunicando juntos para fornecer ao vivo, diagnóstico de saúde móvel por uma fração do custo atual. "

O novo jornal, publicado no jornal Materiais Funcionais Avançados , detalha o processo de incorporação de grandes quantidades de nanofolhas de grafeno em uma matriz PDMS em uma estrutura, forma controlável que resulta em excelentes propriedades eletromecânicas.

Os autores afirmam que o método tem potencial para ser estendido a uma ampla gama de materiais em camadas bidimensionais e matrizes poliméricas. Os sensores fornecem condutividade bastante aprimorada em todos os níveis de carga medidos, sem limite de percolação aparente.

Dispositivos de medição comercial sofrem de sensibilidade e faixa de tensão relativamente baixas, com fatores de calibre que variam de 2-5 e deformações máximas de 5% de deformação ou menos, resultando no aumento da resistência em menos de 25% e evitando a detecção de alta tensão necessária para o monitoramento do movimento corporal.

Os novos sensores são capazes de detectar cepas inferiores a 0,1%, devido ao seu fator de medição mais alto de ~ 20, e até 80% de tensão, onde a resposta exponencial leva à variação da resistência por um fator de mais de um milhão.

Isso permite a detecção de baixa tensão e alta sensibilidade para monitoramento de pulso e medição de alta tensão do movimento do tórax e flexão das articulações como resultado da alteração da resistência do registro.

Dr. Sean Ogilvie, Bolsista de Pesquisa em Física de Materiais na Universidade de Sussex, disse:"Sensores de deformação comerciais, normalmente com base em medidores de folha de metal, favorece a precisão e confiabilidade sobre a sensibilidade e faixa de tensão. Nanocompósitos são candidatos atraentes para sensores de deformação de próxima geração devido à sua elasticidade, mas a adoção generalizada pela indústria tem sido prejudicada por efeitos não lineares, como histerese e fluência devido à natureza líquida dos polímeros em nanoescala, o que torna preciso, leituras de tensão repetíveis um desafio contínuo.

"Nossos sensores se estabelecem em um, padrão previsível, o que significa que ainda podemos extrair uma leitura precisa da deformação, apesar desses efeitos. "

O trabalho foi viabilizado com o apoio da empresa norte-americana de borracha Alliance.

Jason Risner, V.P. de Vendas e Marketing na Alliance, disse:"A Alliance tem uma longa história de inovação e é vital para nós desempenhar um papel ativo na tecnologia de ponta da borracha que usa um nanomaterial disruptivo como o grafeno. É fundamental que façamos parceria com líderes científicos como o Professor Alan Dalton na Universidade de Sussex.

"Estamos entusiasmados em ver os produtos que potencialmente poderiam resultar de nossa parceria. O grafeno é um material surpreendente que pode revolucionar nossas vidas. Nossa empresa tem orgulho de estar na vanguarda de algo tão novo."