.
O desenvolvimento da pele eletrônica com múltiplos sentidos é essencial para vários campos, incluindo reabilitação, saúde, próteses de membros e robótica. Um dos principais componentes dessa tecnologia são os sensores de pressão elásticos, que podem detectar vários tipos de toque e pressão. Recentemente, uma equipe conjunta de pesquisadores da POSTECH e da Universidade de Ulsan, na Coréia, fez um avanço significativo ao criar com sucesso sensores de pressão elásticos omnidirecionais inspirados na pele de crocodilo.
A equipe por trás da pesquisa foi liderada pelo professor Kilwon Cho, Dr. Giwon Lee e Dr. Jonghyun Son, do Departamento de Engenharia Química da POSTECH, juntamente com uma equipe liderada pelo professor Seung Goo Lee, do Departamento de Química da Universidade de Ulsan. Eles se inspiraram no órgão sensorial único da pele de crocodilo e desenvolveram sensores de pressão com microcúpulas e superfícies enrugadas. O resultado foi um sensor de pressão elástico omnidirecional.
Os crocodilos, formidáveis predadores que passam a maior parte do tempo submersos, possuem uma notável capacidade de sentir pequenas ondas e detectar a direção de suas presas. Essa habilidade é possível graças a um órgão sensorial incrivelmente sofisticado e sensível localizado em sua pele. O órgão é composto de saliências sensoriais hemisféricas dispostas em um padrão repetido com dobradiças enrugadas entre elas. Quando o crocodilo move seu corpo, as dobradiças se deformam enquanto a parte sensorial permanece inalterada por deformações mecânicas, permitindo que o crocodilo mantenha um nível excepcional de sensibilidade a estímulos externos enquanto nada ou caça debaixo d’água.
A equipe de pesquisa imitou com sucesso a estrutura e a função do órgão sensorial do crocodilo para desenvolver um sensor de pressão altamente elástico. Ao inventar um polímero elastomérico hemisférico com rugas delicadas contendo nanofios longos ou curtos, eles criaram um dispositivo que supera os sensores de pressão atualmente disponíveis. Enquanto outros sensores perdem sensibilidade quando submetidos a deformações mecânicas, este novo sensor mantém sua sensibilidade mesmo quando esticado em uma ou duas direções diferentes.
Graças à estrutura fina e enrugada em sua superfície, o sensor pode manter alta sensibilidade à pressão mesmo quando submetido a deformações significativas. Quando uma força mecânica externa é aplicada, a estrutura enrugada se desdobra, reduzindo o estresse na área de detecção hemisférica responsável pela detecção da pressão aplicada. Essa redução de tensão permite que o sensor preserve sua sensibilidade à pressão mesmo sob deformações. Como resultado, o novo sensor exibe sensibilidade excepcional à pressão, mesmo quando esticado até 100% em uma direção e 50% em duas direções diferentes.
A equipe de pesquisa desenvolveu um sensor de pressão elástico adequado para uma ampla gama de dispositivos vestíveis com diversas aplicações. Para avaliar seu desempenho, os pesquisadores montaram o sensor em um crocodilo de plástico e o submergiram na água. Curiosamente, o sensor montado foi capaz de detectar pequenas ondas de água, replicando com sucesso as capacidades de detecção do órgão sensorial de um crocodilo.
“Este é um sensor de pressão vestível que detecta efetivamente a pressão, mesmo sob tensão de tração”, explicou o professor Cho, que liderou a equipe. Ele acrescentou: “Ele pode ser usado para diversas aplicações, como sensores de pressão de próteses, pele eletrônica de robótica leve, VR, AR e interfaces homem-máquina”.
O estudo foi realizado com o apoio da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia do Ministério da Ciência e TIC e do programa Key Research Institutes in Universities do Ministério da Educação. O artigo com os resultados da pesquisa foi destaque na capa da revista Pequeno.
.
