Cientistas criam pele artificial para robôs sensível à pressão

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Buscando criar a pele artificial perfeita, pesquisadores de Stanford desenvolveram um material que é semelhante à pele na consistência e que também pode localizar precisamente, em um plano bidimensional, qualquer pressão aplicada.



O grande diferencial dessa tecnologia é uma aplicação única de nanotubos de carbono. Eles são pulverizadas em uma folha quadrada de silicone que então é esticada. Quando relaxado, o trecho do material enrola os nanotubos ao longo das linhas de tensão em um formato semelhante a molas. Essas "molas" permitem que os tubinhos sejam esticados em quaisquer direções, mantendo as suas propriedades mecânicas e elétricas. Na prática o material pode ser esticado repetidamente e ainda dar leituras de pressão exatas e precisas dos locais onde ocorrem.



Uma tecnologia como essa possui inúmeros usos, mas sua utilização como "pele" inteligente para próteses e robôs parece particularmente promissora. Todavia, parecer com nossa pele natural também exigiria sentir temperatura, dor etc.

Segundo o Press Release da Universidade de Stanford, os sensores poderiam ser usados para várias aplicações médicas, tais como ataduras sensível à pressão ou na indústria de eletrônicos, em telas sensíveis ao toque em computadores (já que a "pele" é transparente e o índio pode acabar).

O elemento-chave do novo sensor é a película transparente de "nano-molas" de carbono, que é criado por pulverização nanotubos em uma suspensão de líquido sobre uma fina camada de silicone, que depois é esticado.

Quando os nanotubos são borrifados sobre o silicone, elas tendem a se depositarem em pequenos torrões orientados aleatoriamente. Quando o silicone é esticado, alguns dos "nano-pacotes" são puxados alinhando-se na direção do alongamento.

Quando o silicone é liberado, ele volta ao seu tamanho original, mas os nanotubos se enroscam formando nanoestruturas que se parecem com molas.

Depois de termos feito este tipo de pré-alongamento para os nanotubos, eles se comportam como molas e podem ser esticados outra vez, sem qualquer alteração permanente na forma.
Zhenan Bao. Professor de engenharia química e líder do projeto.


Esticar o silicone revestido de nanotubos uma segunda vez, na direção perpendicular à primeira direção, faz com que alguns dos feixes de nanotubos se alinhem na segunda direção. Consequentemente o sensor se torna completamente extensível em todos os sentidos, com total recuperação depois.

Além disso, após o estiramento inicial para produzir as "nano-molas", repetir o alongamento abaixo do comprimento do trecho inicial não muda significativamente a condutividade elétrica, Bao disse. Manter a mesma condutividade em ambos as formas alongadas e não esticada é importante para os sensores detectarem e medirem a força que está sendo aplicado a eles por meio dessas nanoestruturas, que servem como eletrodos.

Os sensores consistem de duas camadas de silicone revestidos de nanotubos de carbono, orientadas de modo que os revestimentos fiquem frente-a-frente, com uma camada de um tipo de silicone mais facilmente deformável entre eles.



A camada média de silicone armazena carga elétrica, como uma bateria. Quando a pressão é exercida sobre o sensor, a camada média de silicone é comprimida, o que altera a quantidade de carga elétrica que pode armazenar. Tal mudança é detectada pelas duas camadas de nanotubos de carbono, que funcionam como os terminais positivo e negativo de uma pilha comum.

É essa deformação que permite determinar onde esta situada o ponto de pressão, já que há múltiplos pontos emitindo sinais diferentes uma vez que a maior deformação está no centro e as menores indo para a beirada da região pressionada. Também é possível detectar mais de um ponto de pressão.

A equipe do laboratória havia desenvolvido uma versão anterior da "pele artificial" tão sensível que era capaz de detectar uma pressão "bem abaixo das 20 mg exercida pela carcaça de uma mosca azul".

Na versão atual eles não se preocuparam em deixar a película tão sensível, se concentraram em torná-la mais elástica e transparente.

Stanford University News via MedGadget (em inglês)
[Via BBA]

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