Uma equipe de cientistas da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) se inspirou em invertebrados subaquáticos como águas-vivas para criar uma pele eletrônica com funcionalidade semelhante.

Assim como uma água-viva, a capa eletrônica é transparente, extensível, sensível ao toque, e autocura em ambientes aquáticos, e pode ser usado em tudo, desde telas sensíveis ao toque resistentes à água até robôs aquáticos macios.

O professor assistente Benjamin Tee e sua equipe do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Faculdade de Engenharia da NUS desenvolveram o material, junto com colaboradores da Tsinghua University e da University of California Riverside.

A equipe de oito pesquisadores passou pouco mais de um ano desenvolvendo o material, e sua invenção foi relatada pela primeira vez no jornal Nature Electronics em 15 de fevereiro de 2019.

Materiais de autocura transparentes e à prova d'água para uma ampla variedade de aplicações

Asst Prof Tee trabalha com skins eletrônicos há muitos anos e fez parte da equipe que desenvolveu os primeiros sensores eletrônicos de pele com autocura em 2012.

Sua experiência nessa área de pesquisa o levou a identificar os principais obstáculos que as peles eletrônicas de autocura ainda precisam superar. "Um dos desafios de muitos materiais de autocura hoje em dia é que eles não são transparentes e não funcionam de forma eficiente quando molhados, ", disse ele." Essas desvantagens os tornam menos úteis para aplicações eletrônicas, como telas sensíveis ao toque, que muitas vezes precisam ser usadas em condições de tempo úmido. "

Ele continuou, "Com essa ideia em mente, começamos a olhar para as águas-vivas - elas são transparentes, e capaz de sentir o ambiente úmido. Então, nos perguntamos como poderíamos fazer um material artificial que pudesse imitar a natureza resistente à água das águas-vivas e, ainda assim, ser sensível ao toque. "

Eles tiveram sucesso nessa empreitada criando um gel que consiste em um polímero à base de fluorocarbono com um líquido iônico rico em flúor. Quando combinados, a rede de polímero interage com o líquido iônico por meio de interações íon-dipolo altamente reversíveis, o que permite a autocura.

Elaborando sobre as vantagens desta configuração, Asst Prof Tee explicou, "A maioria dos géis de polímero condutores, como os hidrogéis, incham quando submersos na água ou secam ao longo do tempo no ar. O que torna nosso material diferente é que ele pode reter sua forma tanto em ambientes úmidos quanto secos. Funciona bem em água do mar e até mesmo em ambientes ácidos ou alcalinos. "

A próxima geração de robôs soft

A pele eletrônica é criada pela impressão do novo material em circuitos eletrônicos. Como um material macio e elástico, suas propriedades elétricas mudam quando tocadas, pressionado ou esticado. "Podemos então medir essa mudança, e convertê-lo em sinais elétricos legíveis para criar uma vasta gama de diferentes aplicações de sensores, "Asst Prof Tee adicionado.

"A capacidade de impressão 3D de nosso material também mostra potencial na criação de placas de circuito totalmente transparentes que podem ser usadas em aplicações robóticas. Esperamos que este material possa ser usado para desenvolver várias aplicações em tipos emergentes de robôs soft, "adicionou Asst Prof Tee, que também é do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da NUS, e o Instituto Biomédico para Pesquisa e Tecnologia em Saúde Global (BIGHEART) do NUS.

Robôs macios, e soft eletrônicos em geral, têm como objetivo imitar os tecidos biológicos para torná-los mais compatíveis mecanicamente com as interações homem-máquina. Além das aplicações convencionais de robôs macios, a tecnologia à prova d'água desse novo material permite o design de robôs anfíbios e componentes eletrônicos resistentes à água.

Outra vantagem dessa capa eletrônica de autocura é o potencial que ela tem para reduzir o desperdício. Asst Prof Tee explicou, "Milhões de toneladas de lixo eletrônico de telefones celulares quebrados, tablets, etc. são gerados globalmente todos os anos. Esperamos criar um futuro em que dispositivos eletrônicos feitos de materiais inteligentes possam realizar funções de auto-reparo para reduzir a quantidade de lixo eletrônico no mundo. "

Asst Prof Tee e sua equipe continuarão suas pesquisas e esperam explorar outras possibilidades deste material no futuro. Ele disse, "Atualmente, estamos fazendo uso das propriedades abrangentes do material para fazer novos dispositivos optoeletrônicos, que poderia ser utilizado em muitas novas interfaces de comunicação homem-máquina. "