Novo sensor flexível e altamente confiável

As habilidades de monitoramento e detecção da saúde em tempo real dos robôs exigem eletrônica flexível, mas um desafio de usar esses materiais está em sua confiabilidade. Ser elástico e flexível torna seu desempenho menos repetível. A variação na confiabilidade é conhecida como histerese. Guiados pela teoria da mecânica de contato, uma equipe de pesquisadores da NUS criou um novo material de sensor que tem significativamente menos histerese. Essa capacidade permite tecnologia de saúde vestível mais precisa e detecção robótica.

Quando materiais macios são usados ​​como sensores de compressão, eles geralmente enfrentam graves problemas de histerese. As propriedades do material do sensor macio podem mudar entre toques repetidos, o que afeta a confiabilidade dos dados. Isso torna difícil obter leituras precisas todas as vezes, limitando as possíveis aplicações dos sensores.

O avanço da equipe NUS é a invenção de um material que possui alta sensibilidade, mas com desempenho quase livre de histerese. Eles desenvolveram um processo para quebrar filmes finos de metal em padrões desejáveis ​​em forma de anel em um material flexível chamado polidimetilsiloxano (PDMS).

A equipe integrou esse filme de metal/PDMS com eletrodos e substratos para um sensor piezoresistivo e caracterizou seu desempenho. Eles realizaram repetidos testes mecânicos e verificaram que sua inovação de design melhorou o desempenho do sensor. A sua invenção, denominada Tactile Resistive Annularly Cracked E-Skin, ou TRACE, é cinco vezes melhor do que os materiais macios convencionais.

“Com nosso design exclusivo, conseguimos melhorar significativamente a precisão e a confiabilidade. O sensor TRACE pode ser usado em robótica para perceber a textura da superfície ou em dispositivos de tecnologia de saúde vestíveis, por exemplo, para medir o fluxo sanguíneo em artérias superficiais para aplicações de monitoramento de saúde”, disse o professor assistente Benjamin Tee.

O próximo passo para a equipe NUS é melhorar ainda mais a conformabilidade de seu material para diferentes aplicações vestíveis e desenvolver aplicações de inteligência artificial (IA) com base nos sensores. “Nosso objetivo de longo prazo é prever a saúde cardiovascular na forma de um pequeno adesivo inteligente que é colocado na pele humana. Este sensor TRACE é um passo à frente em direção a essa realidade porque os dados que ele pode capturar para velocidades de pulso são mais precisos e também podem ser equipados com algoritmos de aprendizado de máquina para prever texturas de superfície com mais precisão”, explicou Tee.

Outras aplicações que a equipe NUS pretende desenvolver incluem usos em próteses, onde ter uma interface de pele confiável permite uma resposta mais inteligente.