A EPFL desenvolveu pequenas fibras feitas de elastômero que podem incorporar materiais como eletrodos e polímeros nanocompósitos. As fibras podem detectar até mesmo a menor pressão e tensão, e pode suportar a deformação de cerca de 500 por cento antes de recuperar sua forma inicial, tudo o que os torna perfeitos para aplicações em roupas inteligentes e próteses, e para a criação de nervos artificiais para robôs.

As fibras foram desenvolvidas no Laboratório de Materiais Fotônicos e Dispositivos de Fibras (FIMAP) da EPFL, chefiado por Fabien Sorin na Escola de Engenharia. Os cientistas criaram um método rápido e fácil para incorporar microestruturas em fibras superelásticas. Por exemplo, adicionando eletrodos em locais estratégicos, eles transformaram as fibras em sensores ultrassensíveis. O que mais, seu método pode ser usado para produzir centenas de metros de fibra em um curto espaço de tempo. A pesquisa deles acaba de ser publicada em Materiais avançados .

Para fazer suas fibras, os cientistas usaram um processo de desenho térmico, que é o processo padrão para fabricação de fibra óptica. Eles começaram criando uma pré-forma macroscópica com os vários componentes de fibra dispostos em um padrão 3-D cuidadosamente projetado. Eles então aqueceram a pré-forma e esticaram-na, como plástico derretido, para fazer fibras de algumas centenas de mícrons de diâmetro. E embora este processo estendesse o padrão de componentes no sentido do comprimento, também o contraiu transversalmente, o que significa que as posições relativas dos componentes permaneceram as mesmas. O resultado final foi um conjunto de fibras com uma microarquitetura extremamente complicada e propriedades avançadas.

Até agora, o estiramento térmico pode ser usado para fazer apenas fibras rígidas. Mas Sorin e sua equipe o usaram para fazer fibras elásticas. Com a ajuda de um novo critério de seleção de materiais, eles foram capazes de identificar alguns elastômeros termoplásticos que possuem uma alta viscosidade quando aquecidos. Depois que as fibras são desenhadas, eles podem ser esticados e deformados, mas eles sempre voltam à sua forma original.

Materiais rígidos como polímeros nanocompósitos, metais e termoplásticos podem ser introduzidos nas fibras, assim como metais líquidos que podem ser facilmente deformados. "Por exemplo, podemos adicionar três cordas de eletrodos na parte superior das fibras e uma na parte inferior. Diferentes eletrodos entrarão em contato dependendo de como a pressão é aplicada às fibras. Isso fará com que os eletrodos transmitam um sinal, que pode então ser lido para determinar exatamente a que tipo de tensão a fibra é exposta - como compressão ou cisalhamento, por exemplo, "diz Sorin.

Nervos artificiais para robôs

Trabalhando em associação com o Professor Dr. Oliver Brock (Laboratório de Robótica e Biologia, Universidade Técnica de Berlim), os cientistas integraram suas fibras em dedos robóticos como nervos artificiais. Sempre que os dedos tocam em algo, eletrodos nas fibras transmitem informações sobre a interação tátil do robô com seu ambiente. A equipe de pesquisa também testou a adição de suas fibras a roupas de malha grande para detectar compressão e alongamento. "Nossa tecnologia poderia ser usada para desenvolver um teclado de toque integrado diretamente às roupas, por exemplo ", diz Sorin.

Os pesquisadores vêem muitas outras aplicações potenciais; o processo de desenho térmico pode ser facilmente ajustado para produção em grande escala. Esta é uma vantagem real para o setor manufatureiro. O setor têxtil já manifestou interesse pela nova tecnologia, e patentes foram arquivadas.