Os recentes avanços tecnológicos permitiram o desenvolvimento de eletrônicos cada vez mais sofisticados. Algumas dessas novas ferramentas, particularmente dispositivos vestíveis e robôs soft, requerem ou podem se beneficiar muito de componentes eletrônicos flexíveis, incluindo sensores, atuadores e supercapacitadores.

Pesquisadores da Universidade de Zhengzhou e da Universidade de Pequim, na China, desenvolveram recentemente um novo sensor de deformação de hidrogel extensível e compressível que pode ser usado para fabricar uma variedade de tecnologias flexíveis ou suaves com capacidade de detecção, incluindo rastreadores de saúde e peles robóticas. Este sensor, apresentado em um artigo publicado em Materiais Macromoleculares e Engenharia , é fácil de fabricar e acessível, o que o torna ideal para implementações em grande escala.

Os pesquisadores o criaram dispersando uniformemente o pó de nanofibra de carbono (CFP) dentro de um hidrogel à base de álcool polivinílico (PVA). O PVA tem se mostrado altamente promissor para o desenvolvimento de eletrônicos flexíveis devido às suas propriedades mecânicas vantajosas e ao fato de ser biodegradável.

Ao dispersar o CFP dentro do hidrogel à base de PVA, os pesquisadores conseguiram aumentar a resistência mecânica do material e aumentar sua condutividade elétrica. Eles empregaram o que é conhecido como método de 'ciclo de congelamento-descongelamento', o que implica congelar e descongelar repetidamente uma substância.

O hidrogel PVA / CFP produzido a partir deste processo apresentou uma ampla faixa de alongamento (366%) e compressão (70%). Isso o torna ideal para o desenvolvimento de eletrônicos altamente flexíveis, que pode ser esticado ou comprimido enquanto mantém as capacidades de detecção ideais.

"Durante 1000 ciclos de carga e descarga, o hidrogel PVA / CFP tem uma baixa deformação plástica ( <10%, para alongamento e compressão), pequena eficiência de perda de energia (5,62% sob alongamento e 12,13% sob compressão), e uma resistência mecânica estável e excelente sensibilidade, seja esticado para 100% ou comprimido para 50% de tensões, "escreveram os pesquisadores em seu artigo.

Além de ser bastante simples e eficaz, este método para fabricar sensores extensíveis e compressíveis é de baixo custo, e, portanto, pode ser facilmente ampliado. Além disso, ele permite o desenvolvimento de sensores de alto desempenho que podem detectar uma ampla gama de comportamentos ou atividades humanas.

Por exemplo, sensores criados usando a nova estratégia de fabricação podem detectar com precisão quando um usuário está dobrando ou esticando suas juntas, respirando, e engolir. Eles também podem sentir as mudanças na pressão que ocorrem quando os humanos estão andando ou se movendo.

Os pesquisadores testaram seus sensores em vários cenários, colocá-los no pulso do usuário para detectar a tensão dos músculos do punho, na garganta para monitorar a deglutição, no estômago para detectar a respiração, ou sob a sola dos sapatos para monitorar o comportamento do usuário ao andar. Eles também usaram os mesmos sensores para detectar o toque de um humano e quando ele / ela pressionou o sensor.

O sensor de deformação de hidrogel de polímero de nanofibra de carbono já alcançou resultados altamente promissores, destacando seu potencial para uma variedade de aplicações. No futuro, pode ser usado para desenvolver novos dispositivos vestíveis, como smartwatches e rastreadores de saúde, mas também pode permitir a fabricação de películas eletrônicas extensíveis com recursos de detecção avançados.

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