Sensor de Deformação Ultra-Sensível e Durável Revoluciona Têxteis Inteligentes

Se os têxteis inteligentes do futuro vão sobreviver, seus componentes precisarão ser resilientes. Pesquisadores desenvolveram um sensor de deformação ultra-sensível e resiliente que pode ser embutido em têxteis e sistemas robóticos macios.

Design Inspirado no Slinky

Os pesquisadores criaram um design que se parece e se comporta muito como um Slinky — um cilindro sólido de metal rígido que, quando padronizado em forma espiral, torna-se elástico. Começaram com um material rígido em massa — no caso, fibra de carbono — e o padronizaram de forma que o material se tornasse elástico. O padrão é conhecido como meandro serpentino porque suas subidas e descidas acentuadas lembram o deslizar de uma cobra. As fibras de carbono condutoras padronizadas são então colocadas entre dois substratos elásticos pré-estirados.

Alta Sensibilidade e Resiliência Extrema

A condutividade elétrica geral do sensor muda à medida que as bordas da fibra de carbono padronizada saem de contato uma com a outra, semelhante à forma como as espirais individuais de um Slinky se separam quando você puxa ambas as extremidades. Esse processo acontece mesmo com pequenas quantidades de deformação, o que é a chave para a alta sensibilidade do sensor.

Ao contrário de sensores elásticos altamente sensíveis atuais que dependem de materiais exóticos como silício ou nanofios de ouro, este sensor não requer técnicas especiais de fabricação nem sala limpa. Pode ser feito usando qualquer material condutor. Os pesquisadores testaram a resiliência do sensor perfurando-o com bisturi, batendo com martelo, passando um carro por cima e lavando-o na máquina 10 vezes. O sensor saiu ileso de cada teste.

Aplicações em Realidade Virtual, Esportes e Diagnóstico Clínico

Para demonstrar sua sensibilidade, os pesquisadores embutiram o sensor em uma manga de tecido para o braço e pediram a um participante que fizesse diferentes gestos com a mão, incluindo punho, palma aberta e movimento de pinça. Os sensores detectaram as pequenas mudanças nos músculos do antebraço do sujeito através do tecido e um algoritmo de aprendizado de máquina classificou esses gestos com sucesso. Tal manga pode ser usada em tudo, desde simulações de realidade virtual e roupas esportivas, até diagnóstico clínico para doenças neurodegenerativas como Parkinson.

Outro aspecto diferencial é o baixo custo dos materiais constituintes e métodos de montagem. Os pesquisadores estão explorando como o sensor pode ser integrado ao vestuário devido à interface íntima com o corpo humano que proporciona. O sensor pode realizar medições biomecânicas e fisiológicas ao longo do dia de uma pessoa, o que não é possível com abordagens atuais.