Pele eletrônica resistente à água com habilidades de autocura criada

Uma equipe de cientistas da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) se inspirou em invertebrados submarinos como medusas para criar uma pele eletrônica com funcionalidade semelhante.

Assim como uma água-viva, a pele eletrônica é transparente, elástica, sensível ao toque e autorrecuperável em ambientes aquáticos, e pode ser usada em tudo, de telas sensíveis à água a robôs suaves aquáticos.

O professor assistente Benjamin Tee e sua equipe do Departamento de Ciência dos Materiais e Engenharia da Faculdade de Engenharia da NUS desenvolveram o material, juntamente com colaboradores da Universidade de Tsinghua e da Universidade da Califórnia Riverside.

A equipe de oito pesquisadores passou pouco mais de um ano desenvolvendo o material, e sua invenção foi relatada pela primeira vez na revista Nature Electronics em 15 de fevereiro de 2019.

Materiais auto-regenerantes transparentes e impermeáveis ​​para aplicações de grande alcance

Asst Prof Tee trabalha com peles eletrônicas há muitos anos e fez parte da equipe que desenvolveu os primeiros sensores de pele eletrônicos auto-regenerantes em 2012.

Sua experiência nessa área de pesquisa levou-o a identificar os principais obstáculos que as peles eletrônicas de autocura ainda precisam superar. "Um dos desafios com muitos materiais de autocura hoje é que eles não são transparentes e não funcionam eficientemente quando molhados", disse ele. "Essas desvantagens as tornam menos úteis para aplicações eletrônicas, como as telas sensíveis ao toque, que geralmente precisam ser usadas em condições climáticas úmidas".

Ele continuou: "Com essa ideia em mente, começamos a observar as águas-vivas - elas são transparentes e capazes de sentir o ambiente úmido. Então, imaginamos como poderíamos fabricar um material artificial que imitasse a natureza resistente à água de águas-vivas e também ser sensível ao toque ".

Eles conseguiram esse esforço criando um gel que consiste em um polímero à base de fluorcarbono com um líquido iônico rico em flúor. Quando combinada, a rede polimérica interage com o líquido iônico por meio de interações íon-dipolo altamente reversíveis, o que permite a autocura.

Elaborando as vantagens dessa configuração, Prof Tee explicou: "A maioria dos géis poliméricos condutores, como os hidrogéis, incharia quando submersos na água ou secariam com o passar do tempo. O que torna nosso material diferente é que ele pode manter sua forma em ambos e ambientes secos. Funciona bem na água do mar e até mesmo em ambientes ácidos ou alcalinos. "

A próxima geração de robôs macios

A capa eletrônica é criada imprimindo o material original em circuitos eletrônicos. Como material macio e elástico, suas propriedades elétricas mudam ao serem tocadas, pressionadas ou tensionadas. "Podemos então medir essa mudança e convertê-la em sinais elétricos legíveis para criar uma vasta gama de diferentes aplicações de sensores", acrescentou Prof Tee.

"A capacidade de impressão 3D do nosso material também mostra potencial na criação de placas de circuito totalmente transparentes que podem ser usadas em aplicações robóticas. Esperamos que este material possa ser usado para desenvolver várias aplicações em tipos emergentes de robôs leves", acrescentou Prof Tee, que também é do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da NUS, e do Instituto Biomédico de Pesquisa e Tecnologia de Saúde Global (BIGHEART) na NUS.

Robôs macios e eletrônicos macios em geral visam imitar os tecidos biológicos para torná-los mais mecanicamente compatíveis com as interações homem-máquina. Além das aplicações convencionais de robôs leves, a tecnologia impermeável deste novo material permite o design de robôs anfíbios e eletrônicos resistentes à água.

Uma vantagem adicional dessa pele eletrônica autocura é o potencial que ela tem para reduzir o desperdício. Prof Tee explicou: "Milhões de toneladas de lixo eletrônico de telefones celulares quebrados, tablets, etc. são gerados globalmente a cada ano. Esperamos criar um futuro onde dispositivos eletrônicos feitos de materiais inteligentes possam realizar funções de auto-reparo para reduzir quantidade de lixo eletrônico no mundo ".

Próximos passos

Prof Tee e sua equipe continuarão suas pesquisas e esperam explorar novas possibilidades desse material no futuro. Ele disse: "Atualmente, estamos fazendo uso das propriedades abrangentes do material para fazer novos dispositivos optoeletrônicos, que poderiam ser utilizados em muitas novas interfaces de comunicação homem-máquina".

Artigo:

Yue Cao, Yu Jun Tan, Si Li, Wang Wei Lee, Hongchen Guo, Yongqing Cai, Chao Wang, Benjamin C.-K. Tee. Self-healing electronic skins for aquatic environments. Nature Electronics, 2019; 2 (2): 75 DOI: 10.1038/s41928-019-0206-5

Fonte:

www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190318102400.htm

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