Um sensor de película fina imperceptível para registrar o movimento e a sensação do toque
p O sensor de poliuretano e ouro pode resistir a forças de cisalhamento e fricção. Crédito:© 2020 Someya et al.
p Os pesquisadores desenvolveram um sensor de pressão ultrafino que pode ser conectado diretamente à pele e medir como os dedos interagem com os objetos para produzir dados úteis para aplicações médicas e tecnológicas. O sensor tem efeito mínimo sobre a sensibilidade dos usuários e capacidade de segurar objetos, e é resistente à interrupção do atrito. A equipe também espera que seu sensor possa ser usado para a nova tarefa de arquivar digitalmente as habilidades de artesãos. p Existem muitos motivos pelos quais os pesquisadores desejam registrar o movimento e outros detalhes físicos associados às mãos e aos dedos. Nossas mãos são nossas principais ferramentas para interagir diretamente com, e manipulando, materiais e nossos ambientes imediatos. Ao registrar a maneira como as mãos realizam várias tarefas, pode ajudar pesquisadores em áreas como esportes e ciências médicas, bem como neuroengenharia e muito mais. Mas capturar esses dados não é fácil.
p "Nossos dedos são extremamente sensíveis - tão sensíveis, na verdade, que uma folha de plástico superfina com apenas alguns milionésimos de metro de espessura é suficiente para afetar as sensações de alguém, "disse o professor Sunghoon Lee do Someya Group da Universidade de Tóquio." Portanto, um sensor vestível para seus dedos deve ser extremamente fino. Mas isso obviamente o torna muito frágil e suscetível a danos causados por atrito ou ações físicas repetidas. Para superar isso, criamos um material funcional especial que é fino e poroso chamado sensor de nanomesh. "
p Lee e sua equipe fizeram dois tipos de camadas para seus sensores. Ambas as camadas foram feitas por um processo denominado electro spinning, que se assemelha a uma aranha tecendo sua teia. Uma é uma malha isolante de poliuretano com fibras de cerca de 200 nanômetros a 400 nanômetros de espessura, cerca de um quinhentésimo da espessura de um cabelo humano. A segunda camada é uma rede de linhas semelhante a um estêncil que forma o componente eletrônico funcional do sensor. Isso é feito de ouro e usa uma estrutura de suporte de álcool polivinílico, frequentemente encontrados em lentes de contato, que após a fabricação é lavado para deixar apenas os vestígios de ouro que sustentava. Várias camadas se combinam para formar um sensor funcional de pressão e movimento.
Sensor robusto na ponta do dedo. O sensor pode resistir a forças de cisalhamento e fricção. Pontas dos dedos sensíveis. O sensor é muito mais fino que o cabelo humano e não afeta a sensibilidade. Crédito:Someya-Yokota-Lee Group, A Universidade de Tóquio p "Realizamos um conjunto rigoroso de testes em nossos sensores com a ajuda de 18 cobaias, "disse Lee." Eles confirmaram que os sensores eram imperceptíveis e não afetavam a capacidade de agarrar objetos através do atrito, nem a sensibilidade percebida em comparação com a realização da mesma tarefa sem um sensor conectado. Este é exatamente o resultado que esperávamos. "
p O sensor é muito mais fino que o cabelo humano e não afeta a sensibilidade. Crédito:© 2020 Someya et al.
p Esta é a primeira vez no mundo que um sensor montado na ponta do dedo sem nenhum efeito na sensibilidade da pele foi demonstrado com sucesso. E o sensor manteve seu desempenho como um sensor de pressão mesmo depois de ser esfregado contra uma superfície com uma força de 100 quilopascais, aproximadamente equivalente à pressão atmosférica, 300 vezes sem quebrar. Uma aplicação inovadora que a equipe gostaria de ver é o arquivamento digital de delicados trabalhos artesanais de artesãos ou mesmo de cirurgiões altamente qualificados. Se esses processos podem ser registrados, poderia ser possível treinar as máquinas em como executar tarefas com um grau de fidelidade maior do que jamais foi alcançado antes.