Pele flexível para robôs macios, incorporado com nanofios elétricos, combina condutividade com sensibilidade no mesmo material.

Uma pele macia artificial imbuída de eletrônicos flexíveis pode melhorar a forma como os robôs percebem e interagem com o ambiente, Pesquisadores da KAUST mostraram. A equipe descobriu como programar a condutividade elétrica e a detecção de deformação em um único material incorporado em uma película de polímero elástica. A descoberta também pode ter aplicações em dispositivos eletrônicos vestíveis.

Quando um animal estica um membro, uma rede de nervos e sensores dentro da pele fornece feedback que ajuda a orientar o membro no espaço e interagir com seus arredores. Incorporar uma rede de sensores de tensão e fiação conectiva em uma pele artificial flexível daria a robôs soft feedback sensorial semelhante, ajudando-os a navegar autonomamente em seu ambiente, diz Gilles Lubineau, quem liderou a pesquisa.

Até agora, pesquisadores usaram materiais diferentes para os componentes de fiação de detecção e condutora, adicionando custo e complexidade ao processo de fabricação, explica Ragesh Chellattoan, um Ph.D. aluno da equipe de Lubineau. "Nosso objetivo é obter conectividade de detecção e fiação em um único material, " ele diz.

A equipe desenvolveu um material artificial composto por um polímero flexível incorporado com nanofios de prata. Individualmente, cada nanofio é condutor, mas a alta resistência nas junções entre eles limita a condutividade geral através do material. A resistência aumenta acentuadamente quando o material é flexionado e os nanofios são separados de modo que a rede de nanofios atua como um sensor de tensão.

Mas esse comportamento pode ser alterado, a equipe mostrou. A aplicação de uma tensão DC tornou a rede de nanofios muito quente nos pontos de alta resistência, onde os nanofios se encontram. Este aquecimento localizado atua para soldar nanofios vizinhos, formando uma rede altamente condutora firmemente ligada que é impermeável a esticamento e flexão. "A soldagem elétrica une milhares de junções na rede em 30 segundos, "Chellattoan diz. Mudar como a corrente é introduzida controla quais partes se tornam condutoras.

Os pesquisadores criaram uma pele elástica para uma figura de ação de brinquedo para demonstrar seu material. Eles cobriram uma das pernas da figura com a pele artificial e então aplicaram voltagem CC apenas no lado esquerdo da perna antes de flexionar a perna na altura do joelho e observar o que acontecia. Do lado direito, a rede de nanofios agia como um sensor de tensão que podia detectar a posição da perna quando o joelho da figura era dobrado e esticado; o lado esquerdo mostrou alta condutividade, independentemente da posição da perna.

O próximo passo, Chellattoan diz, é obter maior controle sobre onde as soldas dos nanofios se formam. Isso daria aos pesquisadores a capacidade de desenhar padrões condutores precisos na pele artificial.