p Grafeno, átomos de carbono dispostos hexagonalmente em uma única camada com flexibilidade superior e alta condutividade, poderia avançar a eletrônica flexível de acordo com uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Penn State. Huanyu "Larry" Cheng, Dorothy Quiggle Professora de Desenvolvimento de Carreira no Departamento de Engenharia, Ciência e Mecânica (ESM) da Penn State, lidera a colaboração, que publicou recentemente dois estudos que podem informar a pesquisa e o desenvolvimento da futura detecção de movimento, sensores táteis e dispositivos de monitoramento de saúde. p Investigar como o processamento a laser afeta a forma e a função do grafeno

p Diversas substâncias podem ser convertidas em carbono para criar grafeno por meio da radiação laser. Chamado grafeno induzido por laser (LIG), o produto resultante pode ter propriedades específicas determinadas pelo material original. A equipe testou este processo e publicou seus resultados em CIÊNCIA CHINA Ciências Tecnológicas .

p Amostras de poliimida, um tipo de plástico, foram irradiados através de varredura a laser. Os pesquisadores variaram o poder, velocidade de digitalização, número de passagens e densidade das linhas de digitalização.

p "Queríamos ver como diferentes parâmetros do processo de processamento a laser criam diferentes nanoestruturas, "Cheng disse." Variar a potência nos permitiu criar LIG em uma estrutura de fibra ou espuma. "

p Os pesquisadores descobriram que os níveis de energia mais baixos, de 7,2 watts a cerca de 9 watts, resultou na formação de uma espuma porosa com muitas camadas ultrafinas. Esta espuma LIG exibiu condutividade elétrica e uma boa resistência a danos por calor - ambas propriedades que são úteis em componentes de dispositivos eletrônicos.

p Aumentar a potência de aproximadamente 9 watts para 12,6 watts mudou o padrão de formação de LIG de espuma para feixes de pequenas fibras. Esses feixes aumentaram de diâmetro com o aumento da potência do laser, enquanto a maior potência promoveu o crescimento semelhante à web de uma rede de fibra. A estrutura fibrosa apresentou melhor condutividade elétrica do que a espuma. De acordo com Cheng, esse desempenho aprimorado combinado com a forma da fibra pode abrir possibilidades para dispositivos de detecção.

p "Em geral, esta é uma estrutura condutora que podemos usar para construir outros componentes, "Cheng disse." Contanto que a fibra seja condutora, podemos usá-lo como um andaime e fazer muitas modificações subsequentes na superfície para habilitar uma série de sensores, como um sensor de glicose na pele ou um detector de infecção para feridas. "

p Variando a velocidade de varredura a laser, densidade e passes para o LIG formado em diferentes potências também influenciaram a condutividade e o desempenho subsequente. Mais exposição a laser resultou em maior condutividade, mas acabou caindo devido ao excesso de carbonização da queima.

p Demonstrando um sensor LIG de baixo custo

p Usando o estudo anterior como base, Cheng e a equipe começaram a projetar, fabricar e testar um sensor de pressão LIG flexível. Eles relataram seus resultados em CIÊNCIA CHINA Ciências Tecnológicas .

p "Sensores de pressão são muito importantes, "Cheng disse." Podemos usá-los não apenas em residências e manufatura, mas também na superfície da pele para medir muitos sinais do corpo humano, como o pulso. Eles também podem ser usados ​​na interface homem-máquina para melhorar o desempenho de membros protéticos ou monitorar seus pontos de fixação. "

p A equipe testou dois projetos. Pela primeira vez, eles imprensaram uma fina camada de espuma LIG entre duas camadas de poliimida contendo eletrodos de cobre. Quando a pressão foi aplicada, a eletricidade gerada pela LIG. Os vazios na espuma reduziram o número de caminhos para a eletricidade viajar, tornando mais fácil localizar a fonte de pressão, e parecia melhorar a sensibilidade aos toques delicados.

p Este primeiro design, quando anexado às costas da mão ou do dedo, detectou movimentos de flexão e alongamento da mão, bem como a percussão característica, ondas de maré e diastólicas do batimento cardíaco. De acordo com Cheng, esta leitura de pulso pode ser combinada com uma leitura de eletrocardiograma para fornecer medições de pressão arterial sem um manguito.

p No segundo design, os pesquisadores incorporaram nanopartículas na espuma LIG. Essas minúsculas esferas de dissulfeto de molibdênio, um semicondutor que pode atuar como condutor e isolante, aumentou a sensibilidade e resistência da espuma às forças físicas. Este projeto também foi resistente ao uso repetido, mostrando desempenho quase idêntico antes e depois de quase 10, 000 utilizações.

p Ambos os projetos eram econômicos e permitiam a aquisição de dados simples, de acordo com Cheng.

p Os pesquisadores planejam continuar explorando os projetos como dispositivos autônomos para monitoramento de saúde ou em conjunto com outros equipamentos existentes.