p Esses pequenos bigodes bonitos que você vê em seu animal de estimação fazem mais do que apenas se contorcer adoravelmente. O longo, cabelos protuberantes são, na verdade, receptores de toque, enviar informações vitais sobre os arredores para o cérebro e ajudar os animais a entender seu ambiente. p Intrigado com a versatilidade dos cabelos, Pesquisadores da Universidade do Texas em Dallas usaram polímeros com memória de forma para criar versões eletrônicas chamadas e-whiskers, que imitam as propriedades da coisa real. Eles descrevem seu trabalho em um artigo publicado recentemente na revista. Materiais avançados .

p As estruturas semelhantes a cabelos são um avanço significativo para a engenharia eletrônica da pele humana, de acordo com os pesquisadores que os montaram.

p Sensores de vedação

p "Existem alguns exemplos realmente interessantes no reino animal de como os bigodes são úteis para sondar e interrogar o ambiente, "disse Jonathan Reeder BS'12, Ph.D.'16, autor principal do estudo que conduziu a pesquisa como aluno de doutorado na Escola de Engenharia e Ciência da Computação Erik Jonsson.

p As focas são um bom exemplo, ele disse.

p "As focas usam bigodes longos para sensores muito complexos. Quando nadam na água, seus bigodes realmente sentem o fluxo da água enquanto estão indo, "disse Reeder, que agora é um pesquisador de pós-doutorado na Northwestern University. "Testes foram conduzidos nos quais uma foca vendada encontra um peixe nadando na piscina e pode rastreá-lo com base na turbulência. O peixe perturba a água, a água perturba os bigodes da foca, e isso fornece informações sobre onde o peixe está. É a estrutura 3-D dos bigodes que permite essas funcionalidades avançadas. "

p Reeder começou a trabalhar criando sua própria versão de um bigode, junto com seu mentor de doutorado, Dr. Walter Voit BS'05, MS'06. Voit, um professor associado de ciência dos materiais e engenharia e engenharia mecânica, é um autor do artigo.

p Os contornos dos e-bigodes foram cortados de uma folha plana de polímero com memória de forma, que é rígido à temperatura ambiente, mas se torna flexível quando aquecido. Um sensor de tensão flexível foi padronizado no topo de cada bigode, que tinha aproximadamente o mesmo diâmetro de um fio de cabelo humano e permanecia preso ao lençol.

p Quando os pesquisadores sopraram ar quente pela parte inferior dos recortes, o material se tornou macio e dobrável, permitindo que os dedinhos - ou bigodes eletrônicos - subam e se tornem tridimensionais. Uma vez que os e-bigodes foram montados, distúrbios induziram mudanças na resistência do sensor de deformação que permitiram o rastreamento preciso de cada posição de e-whisker.

p "Nós criamos algumas das mais altas densidades de e-bigodes até hoje, "Voit disse." Quando você tem muitos sensores como este que podem ser arrastados sobre uma superfície, você pode então usá-los para medir muitas propriedades interessantes. Nossos e-bigodes foram capazes de detectar força, pressão, proximidade, temperatura, rigidez e topografia. À medida que eles roçam - ou batem - vários materiais, eles imitam as capacidades de detecção da pele humana. "

p Replicando funções de skin

p Os pesquisadores disseram que a robótica e as próteses podem ser duas das maiores aplicações dos e-whiskers.

p "Muitos robôs já coletam informações táteis de seu ambiente físico. No entanto, sensores tradicionais não têm a complexidade e a riqueza do toque humano. Com e-bigodes, podemos aumentar os tipos de informações que podem ser obtidas ao percorrer um sensor em uma superfície, "Reeder disse." Na robótica, e-bigodes podem replicar as funcionalidades da pele humana, determinando o que é duro e macio, quente e frio, liso e áspero. Eles podem permitir que o robô identifique objetos e interaja com eles com segurança, tornando os robôs mais 'amigáveis ​​aos humanos'. "

p Integrar e-whiskers com uma prótese pode ser mais difícil.

p "Integrar sensores eletrônicos diretamente com a biologia é a aplicação mais atraente, mas apresenta um conjunto de desafios difíceis, "Reeder disse." Ou seja, como traduzir os sinais eletrônicos gerados pelo sensor para a 'linguagem' do sistema nervoso, e como formar um acoplamento mecânico e elétrico estável entre o eletrônico flexível e o tecido mole. "

p Em última análise, os cientistas gostariam de não apenas replicar a função humana com próteses, mas melhorá-lo.

p "A sensibilidade dos e-whiskers às mudanças na topologia e temperatura da superfície, bem como o tempo de resposta dos sensores, todos excedem as capacidades da pele humana em pelo menos uma ordem de magnitude, "Reeder disse." Não é impossível para uma pessoa com uma prótese ter uma sensibilidade melhor do que com a mão humana.

p Outros pesquisadores da UT Dallas envolvidos no trabalho foram o estudante de graduação em engenharia mecânica Tong Kang e o estudante de graduação em bioengenharia Sarah Rains.