Rumo a uma nova era em sensores piezoelétricos flexíveis para humanos e robôs

São PauloPesquisadores no Japão desenvolveram um novo sensor flexível que pode monitorar movimentos tanto em humanos quanto em robôs. A principal inovação é um novo material feito de fibras finas de fluoreto de polivinilideno (PVDF) misturadas com dopamina. Esse novo material funciona melhor, é mais estável e custa menos que as opções existentes. Essa melhoria pode beneficiar significativamente a medicina, a saúde e a robótica.

Muitos sensores atuais são caros ou não têm sensibilidade adequada. Este novo design busca resolver esses problemas por meio de um método de fabricação conhecido como electrospinning. Esse método produz uma rede forte e uniforme de nanofibras de PVDF. Em seguida, são adicionadas nanofibras de PVDF muito finas à rede.

O que torna este novo sensor especial:

• Produção com baixo custo
• Alta sensibilidade
• Estabilidade aprimorada

O material agora possui uma estrutura cristalina beta aprimorada, o que aumenta o efeito piezoelétrico nos materiais PVDF, resultando em um desempenho superior dos sensores. Os pesquisadores também adicionaram dopamina durante o processo de eletrofiação, criando uma estrutura protetora do tipo núcleo-casca.

O Professor Ick Soo Kim, da Universidade de Shinshu, descobriu que os sensores de membrana compósita PVDF/dopamina funcionavam extremamente bem. Esses sensores eram capazes de medir forças entre 1,5 e 40 N, sendo muito sensíveis a pequenas forças, especialmente no intervalo de 0 a 4 N. Além disso, apresentaram grande durabilidade durante o uso.

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Estes sensores foram experimentados como dispositivos vestíveis para medir os movimentos humanos. Eles puderam detectar ações como:

• Batidas de dedos
• Flexão dos joelhos e cotovelos
• Batidas dos pés
• Fala
• Pulsos do punho

A produção em massa a preços acessíveis e o uso de materiais ecológicos podem ter um grande impacto na tecnologia. Isso influencia tanto o monitoramento de saúde e diagnósticos quanto a robótica.

Robôs humanóides, como o "Optimus" da Tesla, estão se tornando mais avançados. Eles podem imitar movimentos humanos e caminhar como pessoas. Atualmente, sensores altamente tecnológicos monitoram seus movimentos, mas novos sensores piezoelétricos à base de nanofibras poderiam assumir essa função. Esses novos sensores funcionam melhor e custam menos.

A equipe de pesquisa pretende aumentar a produção elétrica do material para tornar os sensores mais práticos. Esse aprimoramento pode permitir que componentes eletrônicos flexíveis funcionem sem a necessidade de uma fonte de energia extra. Tal desenvolvimento pode acelerar a transição para mais automação e melhor conectividade.

Esse novo design de sensor pode tornar a vida mais confortável e sustentável. Esses avanços na tecnologia de sensores são importantes à medida que utilizamos robôs mais avançados e eletrônicos vestíveis no dia a dia.