Várias aplicações industriais, automotivas e de saúde dependem da medição precisa e precisa da pressão. Sensores de pressão flexíveis e vestíveis são normalmente fabricados usando polímeros à base de petróleo. Os resíduos sólidos gerados pelo uso desses plásticos não biodegradáveis ​​são prejudiciais ao meio ambiente. Para evitar esse problema, pesquisadores do Instituto Indiano de Ciências (IISc) agora fabricaram sensores de pressão que usam papel como meio.
Um sensor de pressão detecta a pressão física e a converte em um sinal elétrico que é exibido na forma de um número indicativo de sua magnitude. Atualmente, dispositivos eletrônicos baseados em papel estão ganhando cada vez mais atenção devido à sua biodegradabilidade natural, excelente flexibilidade, estrutura fibrosa porosa, leveza e baixo custo. No entanto, os sensores baseados em papel desenvolvidos até agora têm certas desvantagens.

"Em qualquer sensor, há sempre uma troca entre sensibilidade e faixa dinâmica. Queremos ter alta sensibilidade. A sensibilidade é essencialmente uma medida da menor entidade (quantidade de pressão) que podemos detectar. E queremos sentir que quantidade em uma ampla gama", diz Navakanta Bhat, professor do Centro de Nano Ciência e Engenharia (CeNSE) e autor correspondente do artigo publicado na ACS Sustainable Chemistry &Engineering . Sua equipe propôs um projeto para o sensor de papel que, em virtude de sua estrutura e multicamadas, atinge alta sensibilidade e pode detectar uma ampla faixa de pressões (0–120 kPa) com um tempo de resposta de 1 milissegundo.

O sensor é feito de papéis de celulose lisos e corrugados revestidos com monossulfeto de estanho (SnS) empilhados alternadamente para formar uma arquitetura multicamadas. SnS é um semicondutor que conduz eletricidade sob condições específicas. "O papel em si é um isolante. O maior desafio foi escolher uma estrutura e um material de dispositivo 3D apropriados para dar propriedades condutoras ao papel", diz Neha Sakhuja, ex-Ph.D. aluna do CeNSE e primeira autora do artigo.

Quando a pressão é aplicada na superfície do sensor, os espaços de ar entre as camadas de papel diminuem, aumentando a área de contato entre essas camadas. Uma área de contato mais alta leva a uma melhor condutividade elétrica. Ao liberar a pressão, os entreferros aumentam novamente, diminuindo assim a condução elétrica. Esta modulação da condutividade elétrica aciona o mecanismo de detecção do sensor de papel.

"Nossa principal contribuição é a simplicidade do dispositivo. É como criar origami de papel", explica Bhat.

O sensor promete ser desenvolvido em um dispositivo eletrônico flexível e vestível, especialmente no setor de saúde. Por exemplo, a equipe de pesquisa o montou em uma bochecha humana para investigar o movimento envolvido na mastigação, amarrou-o em um braço para monitorar a contração muscular e em volta dos dedos para rastrear suas batidas. A equipe até projetou um teclado numérico dobrável construído usando o sensor de pressão baseado em papel interno para demonstrar a usabilidade do dispositivo.

"As futuras aplicações deste dispositivo são limitadas apenas pela nossa imaginação", diz Bhat. "Gostaríamos de trabalhar para aumentar a estabilidade e a durabilidade desses sensores e possivelmente colaborar com as indústrias para fabricá-los em grande número". + Explorar mais

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