O material do sensor permite que os eletrônicos elásticos funcionem melhor sob tensão

Nossos corpos enviam uma série de sinais – produtos químicos, pulsos elétricos, mudanças mecânicas – que podem fornecer uma riqueza de informações sobre nossa saúde. Mas os sensores eletrônicos que podem detectar esses sinais geralmente são feitos de material inorgânico e quebradiço que os impede de se esticar e dobrar na pele ou dentro do corpo. Avanços recentes tornaram possíveis sensores esticáveis, mas suas mudanças na forma podem afetar os dados produzidos e muitos sensores não podem coletar e processar os sinais mais fracos do corpo.

Um novo design de sensor incorpora um material padronizado que otimiza a distribuição de tensão entre os transistores, criando componentes eletrônicos elásticos que são menos comprometidos pela deformação. Os pesquisadores também criaram vários elementos de circuito com o design, o que poderia levar a ainda mais tipos de eletrônicos elásticos.

Para projetar a eletrônica, os pesquisadores usaram um conceito padronizado de distribuição de tensão. Ao criar o transistor, eles usaram substratos feitos de elastômero – um polímero elástico. Eles variaram a densidade das camadas de elastômero, o que significa que algumas permaneceram mais macias enquanto outras eram mais rígidas enquanto ainda eram elásticas. As camadas mais rígidas – denominadas “elastiff” pelos pesquisadores – foram usadas para as áreas eletrônicas ativas.

O resultado foram matrizes de transistores que tiveram quase o mesmo desempenho elétrico quando esticadas e dobradas como quando não foram deformadas. Na verdade, eles tiveram menos de cinco por cento de variação de desempenho quando esticados com até 100 por cento de tensão. A equipe também usou o conceito para projetar e fabricar outras partes do circuito, incluindo portas NOR, osciladores de anel e amplificadores. As portas NOR são usadas em circuitos digitais, enquanto os osciladores em anel são usados ​​na tecnologia de identificação por radiofrequência (RFID). Ao tornar essas peças esticáveis ​​com sucesso, os pesquisadores poderiam fazer componentes eletrônicos ainda mais complexos.

O amplificador elástico que eles desenvolveram está entre os primeiros circuitos semelhantes a pele capazes de amplificar sinais eletrofisiológicos fracos – até alguns milivolts. Isso é importante para detectar os sinais mais fracos do corpo, como os dos músculos. Os sinais podem ser processados ​​e amplificados diretamente na pele.

O projeto está sendo avaliado como uma ferramenta de diagnóstico para ELA. Ao medir os sinais dos músculos, os pesquisadores esperam diagnosticar melhor a doença enquanto obtêm conhecimento sobre como a doença afeta o corpo. Eles também esperam testar o design em eletrônicos que podem ser implantados dentro do corpo e criar sensores para todos os tipos de sinais corporais.