(Phys.org) —Às vezes, resolver um problema não requer uma solução de alta tecnologia. As vezes, você não precisa olhar além de sua área de trabalho.

Três alunos da McCormick School of Engineering da Northwestern University - um graduando, um estudante de mestrado, e seu assistente de ensino - provaram que lápis e papel comum de escritório podem ser usados ​​para criar dispositivos funcionais que podem medir a tensão e detectar vapores químicos perigosos.

Um artigo descrevendo suas descobertas, "Strain Gauges desenhados a lápis e Chemiresistors em papel, "foi publicado em 22 de janeiro em Relatórios Científicos , um jornal de acesso aberto do Nature Publishing Group.

O projeto teve origem no outono de 2011 no curso de Introdução aos Polímeros Condutores (MSE 337), durante uma discussão sobre as propriedades condutoras do grafeno, uma camada de carbono com a espessura de um átomo que pode ser analisada com grafite de lápis comum. (Um nome impróprio, lápis "grafite", na verdade, compreende grafite em uma pasta de argila.)

"Quando você desenha uma linha em um pedaço de papel, o grafite pode lançar inúmeras folhas de grafeno, "disse Jiaxing Huang, professor associado de ciência e engenharia de materiais que ministrou o curso e foi co-autor do artigo. "Um aluno perguntou, 'Podemos usar aquele grafeno para alguma coisa?' Isso deu início a uma exploração do que os traços de lápis podem fazer. "

Uma equipe de alunos - incluindo os autores principais Cheng-Wei Lin (MS ciência de materiais '13) e Zhibo Zhao (BS ciência de materiais '13) - começou medindo a condutividade de um traço de lápis no papel, em seguida, usou os traços para criar um eletrodo rudimentar. Eles aprenderam que enrolar o papel em uma direção aumentava a condutividade do traço, comprimindo as partículas condutoras de grafeno. Enrolar o papel na outra direção afrouxou a rede de grafeno e diminuiu a condutividade.

Os alunos então se voltaram para os traços de um lápis de brinquedo dobrável. (Esses lápis inovadores são flexíveis porque o grafite não é misturado com argila, mas com um aglutinante de polímero.) Novamente, a condutividade pode ser aumentada e diminuída pela manipulação do papel, mas os alunos descobriram que também foi afetado pela presença de vapores químicos voláteis, como os de solventes industriais tóxicos.

Quando o produto químico está presente, o aglutinante de polímero absorve os vapores e se expande, separando a rede de grafeno e diminuindo a condutividade. A condutividade diminuiu mais na presença de vapores que são mais facilmente absorvidos pelo ligante de polímero.

Esses tipos de sensores químicos - também chamados de "quimiosistores" - são elementos-chave em "narizes eletrônicos" para detectar vapores químicos tóxicos. Na criação de chemiresistors, pesquisadores costumam usar materiais mais caros, como redes de nanotubos de carbono ou nanopartículas de metal, e precisa dispersá-los em matriz polimérica para formar uma rede.

"Agora, nossos alunos mostraram que isso pode ser feito simplesmente com um lápis e papel - e funciona, "Huang disse." Este é um ótimo exemplo que mostra como a curiosidade leva a um trabalho inovador. "

Outras aplicações da tecnologia do lápis e papel podem ser menos convencionais. "Pode ajudar a inspirar alguma nova forma de arte, "Huang disse." Talvez seja possível fazer desenhos 'inteligentes' e interativos, em que a própria arte é o circuito e pode responder ao ambiente. "

Além de Lin, Zhao, e Huang, Jaemyung Kim (PhD em ciência de materiais '13), que serviu como assistente de ensino para o curso, é co-autor do artigo.