12 Tecnologias Emergentes em Eletrônica que Mudarão Nosso Futuro

Como o nome sugere, as tecnologias emergentes são aquelas cujo desenvolvimento e aplicações práticas são amplamente irrealizados. Eles representam o desenvolvimento progressivo em vários campos, desde robótica e inteligência artificial até ciências cognitivas e nanotecnologia.

O ramo da eletrônica, em particular, desempenha um papel crucial no processamento de sinais, processamento de informações e telecomunicações. Trata-se de circuitos elétricos que envolvem componentes como sensores, diodos, transistores e circuitos integrados. Em linguagem simples, abrange instrumentos e sistemas eletrônicos complexos, como laptops e smartphones modernos.

O primeiro tipo de transistor foi inventado em 1947. Desde então, percorremos um longo caminho. O smartphone que você está usando hoje contém mais de um bilhão de transistores.

Isto é apenas o começo. Muitos dispositivos revolucionários ainda não foram inventados. Vamos descobrir o que o futuro pode nos trazer (no campo da eletrônica).

12. Tecnologia de aroma digital

Aroma shooter apresentado na CEATEC 2016

Muitas pesquisas têm sido feitas no campo da tecnologia olfativa, que permite que dispositivos (ou narizes eletrônicos) detectem, transfiram e recebam mídia com aroma, como áudio, vídeo e páginas da web.

O primeiro sistema de liberação de odores denominado Smell-O-Vision foi inventado no final dos anos 1950. Era capaz de emitir odores durante a projeção de um filme para aprimorar a experiência do espectador.

Desde então, muitas instalações de pesquisa desenvolveram dispositivos semelhantes. Um deles era o iSmell, desenvolvido em 1999. Consistia em um cartucho de 128 odores a partir do qual vários odores mistos podiam ser produzidos. No entanto, devido a certas limitações, o produto nunca foi lançado comercialmente.

Na CEATEC 2016, uma empresa apresentou um dispositivo olfativo vestível que pode ser controlado por meio de smartphones e PCs. Ele ainda tem muitos obstáculos a superar, incluindo o momento e a distribuição de cheiros e os riscos para a saúde de odores sintéticos.

11. Saliência do pilar de cobre térmico

Saliências elétricas e térmicas integradas em um único substrato

O colisão do pilar de cobre térmico é um dispositivo termoelétrico de tamanho micro usado para o empacotamento de eletrônicos e optoeletrônicos, como diodos de laser, amplificadores ópticos de semicondutores, CPU e GPU.

A Nextreme Thermal Solutions desenvolveu essa tecnologia para integrar a funcionalidade de gerenciamento térmico ativo no nível do chip. O método agora é usado por gigantes da tecnologia, incluindo Intel e Amkor, para conectar microprocessadores e outros chips avançados a várias superfícies.

Quando a corrente passa por uma placa de circuito, a saliência térmica puxa o calor e o transfere para a outra saliência. Esse processo é conhecido como efeito Peltier, e é assim que uma colisão térmica ajuda a reduzir o calor dos circuitos eletrônicos.

Ele atua como bombas de calor de estado sólido e adiciona funcionalidade de gerenciamento térmico na superfície do chip. As colisões térmicas de hoje têm cerca de 20 μm de altura e 238 μm de largura (diâmetro). A tecnologia de próxima geração reduziria a altura das colisões térmicas para 10 μm.

10. Bissulfeto de molibdênio

Dissulfeto de molibdênio (MoS2)

O dissulfeto de molibdênio é um composto inorgânico amplamente utilizado na eletrônica como lubrificante seco devido ao seu baixo atrito e robustez. Como o silício, é um semicondutor de bandgap indireto diamagnético com um bandgap de 1,23 eV.

O dissulfeto de molibdênio é um lubrificante seco comum com tamanhos de partícula na faixa de 1-100 micrômetros. É frequentemente usado na produção de transistores, fotodetectores, motores de dois tempos e juntas universais eficientes.

Em 2017, um dissulfeto de molibdênio bidimensional foi usado para construir um microprocessador de 1 bit contendo 115 transistores. Ele também foi usado para criar memtransistores de 3 terminais. Nos próximos anos, esse composto poderá ser a espinha dorsal de todos os tipos de aparelhos eletrônicos.

9. Têxteis eletrônicos

Têxteis eletrônicos (ou roupas inteligentes) são tecidos incorporados com componentes digitais e eletrônicos para fornecer valor agregado ao usuário. Existem muitas outras aplicações que dependem da integração de eletrônicos em tecidos, como tecnologias de design de interiores.

Esse tipo de tecnologia é considerada revolucionária porque tem a capacidade de fazer várias coisas que os tecidos convencionais não podem, incluindo conduzir energia, comunicar, transformar e crescer.

Futuras aplicações para roupas inteligentes podem ser desenvolvidas para monitoramento de saúde, rastreamento de soldados e monitoramento de pilotos. Monitoramento fisiológico pessoal e portátil, comunicações, aquecimento e iluminação podem se beneficiar dessa tecnologia.

8. Spintrônica

Spintrônica (ou eletrônica de spin) se refere ao spin intrínseco do elétron e seu momento magnético associado na física do estado sólido. É muito diferente da eletrônica convencional:junto com o estado de carga, os spins do elétron são usados ​​para aumentar o grau de liberdade.

Os sistemas Spintronic podem ser usados ​​para armazenar e transferir dados de forma eficiente. Esses dispositivos são de particular interesse no campo da computação neuromórfica e da computação quântica.

A tecnologia também está sendo usada na área médica (para identificar câncer) e traz grandes promessas para a eletrônica digital.

7. Sistema nanoeletromecânico

Micrografia eletrônica de sistema nanoeletromecânico fabricado em silício monocristalino | Crédito:H. G. Craighead

O sistema nanoeletromecânico integra elementos eletrônicos de tamanho nano com máquinas mecânicas para formar sensores físicos e químicos. Eles constituem o próximo passo lógico de miniaturização dos chamados sistemas microeletromecânicos.

Eles têm propriedades incríveis, que abrem caminho para várias aplicações, que vão de ressonadores de ultra-alta frequência a sensores químicos e biológicos. A seguir estão alguns atributos cruciais dos sistemas nanoeletromecânicos -

• Frequências fundamentais na faixa de microondas
• Massa ativa na faixa do femtograma
• Sensibilidade de massa até níveis de attograma e subtatrama
• Sensibilidade de força no nível attonewton
• Consumo de energia na ordem de 10 aw.
• Nível de integração extremamente alto, chegando a um trilhão de elementos por centímetro quadrado.

Leia:NEMS - Sistemas NanoEletromecânicos | Uma Visão Geral Simples

6. Eletrônica molecular

Uma ilustração do dispositivo de molécula única

Como o nome sugere, a eletrônica molecular usa moléculas como o bloco de construção primário para circuitos eletrônicos. É um campo interdisciplinar que abrange ciência de materiais, química e física.

Essa tecnologia permitirá o desenvolvimento de circuitos eletrônicos muito menores (em nanoescalas), que atualmente são possíveis com o uso de semicondutores tradicionais como o silício. Em tais dispositivos, o movimento do elétron é governado pela mecânica quântica.

Embora circuitos inteiros consistindo exclusivamente de elementos de tamanho molecular estejam muito longe de serem realizados, a crescente demanda por mais poder de computação e as limitações das técnicas litográficas de hoje fazem com que a transição pareça inevitável.

Os cientistas estão atualmente trabalhando em moléculas com características intrigantes, a fim de alcançar contatos reproduzíveis e confiáveis ​​entre os segmentos moleculares e o material a granel dos eletrodos.

5. Nariz Eletrônico

Um nariz eletrônico identifica certos componentes de um odor e analisa sua composição química. Ele contém um mecanismo de detecção química, incluindo uma série de sensores eletrônicos e ferramentas de inteligência artificial para reconhecimento de padrões.

Esses dispositivos já existem há mais de duas décadas, mas normalmente são caros e volumosos. Os pesquisadores estão tentando tornar esses dispositivos mais baratos, menores e mais sensíveis.

Os instrumentos eletrônicos de nariz são usados ​​por instalações de pesquisa, departamentos de produção e laboratórios de controle de qualidade para vários fins, como detecção de contaminação, deterioração e adulteração. Eles também são usados ​​em diagnósticos médicos e detecção de vazamentos de gases e poluentes para proteção ambiental.

Leia:O mais poderoso sistema de biossensor construído com óxido de cobre e grafeno

4. Biometria 3D

O uso de informações biométricas está aumentando a cada ano, especialmente em áreas relacionadas a bancos, ciência forense e segurança pública. A maior parte do reconhecimento biométrico usa imagens bidimensionais.

No entanto, algumas técnicas biométricas avançadas foram desenvolvidas nos últimos anos. Isso inclui impressão digital 3D, impressão palmar 3D, ouvido 3D e técnicas de reconhecimento facial 3D.

Seja para fins de interação humano-computador ou segurança aprimorada, haverá uma ampla aplicação de biometria robusta.

3. Pele e língua eletrônicos

Uma língua eletrônica para degustação de vinhos | Crédito:Kenny McMahon / Washington State University

Os materiais elásticos, flexíveis e autocuráveis ​​que podem imitar as características de uma pele animal ou humana são chamados de pele eletrônica. Existe uma grande variedade de materiais que respondem a mudanças de pressão e calor e são capazes de medir informações por meio de interação física.

Esses materiais podem abrir novas portas para aplicações úteis, como próteses, robótica leve, monitoramento de saúde e inteligência artificial. Os projetos futuros de novas películas eletrônicas incluiriam materiais com alta resistência mecânica, melhor capacidade de detecção, reciclabilidade e propriedades de autocura.

Uma língua eletrônica, por outro lado, mede e compara sabores. Ele contém vários sensores; cada um tem um espectro diferente de reação, capaz de detectar compostos orgânicos e inorgânicos.

As línguas eletrônicas têm aplicações em vários campos, desde o setor de alimentos e bebidas até a indústria farmacêutica. Ele também é usado para comparar produtos alvo e monitorar parâmetros ambientais.

Leia:14 usos não familiares da nanotecnologia | Benefícios e aplicativos

2. Memristor

O conceito de memristors foi introduzido por um engenheiro elétrico americano Leon Chua em 1971. Ele inferiu a possibilidade de um elemento de circuito não linear adicional ligando o fluxo magnético e a carga.

Todo circuito eletrônico é feito de componentes passivos, como indutores, capacitores e resistores. Existe um quarto componente chamado memristor - são semicondutores usados ​​para criar dispositivos de armazenamento de baixo consumo de energia.

Um memristor regula o fluxo de corrente em um circuito enquanto lembra a quantidade de carga que fluiu anteriormente por ele. Memristores são componentes não voláteis que têm armazenamento e velocidade muito altos.

As patentes da Memristors incluem aplicações em processamento de sinais, interfaces cérebro-computador, computação reconfigurável, lógica programável e redes neurais. No futuro, esses dispositivos podem ser aplicados para realizar a lógica digital com a implicação em seu lugar de porta NAND.

1. Tela flexível

Royole:Tela superfina flexível | Crédito da imagem:Paul Sawers / VentureBeat

Muitos fabricantes de eletrônicos de consumo estão demonstrando interesse em visores flexíveis:eles estão trabalhando para aplicar essa tecnologia em smartphones e tablets.

Os OLEDs baseados em um substrato flexível (metal, plástico ou vidro) são uma das telas visuais eletrônicas mais promissoras que podem ser dobradas. Os painéis de metal e vidro usados ​​em OLEDs flexíveis são muito finos, leves, duráveis ​​e virtualmente à prova de estilhaços.

Na CES 2018, a LG apresentou o protótipo de uma tela OLED 4K de 65 polegadas que pode ser enrolada. A TV se desenrola com o toque de um botão e, em seguida, retrai de vista quando não for necessária.

Em setembro de 2019, a Samsung lançou um novo smartphone dobrável que pode ser usado como tablet e smartphone.

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Os dispositivos dobráveis ​​da geração atual têm muitas falhas e são muito caros. A maioria deles são dispositivos de prova de conceito para os primeiros usuários, em vez de dispositivos adequados para o mercado de massa. No entanto, está claro que as telas flexíveis estão evoluindo para algo muito diferente, o que pode levar a desenvolvimentos surpreendentes em toda a indústria de tecnologia.