Fabricação Acelerada de Sensores Vestíveis Elásticos na UC Berkeley

Faculdade de Engenharia da UC Berkeley, CA

Um array de supercapacitor feito usando nova técnica de fabricação mais rápida e barata que fotolitografia. (Imagem: Peisheng He/UC Berkeley)

Nova Técnica de Fabricação

Engenheiros da UC Berkeley desenvolveram uma nova técnica para fabricar sensores vestíveis que permite pesquisadores médicos prototipar e testar novos designs muito mais rápido e a um custo muito menor que métodos existentes.

A nova técnica substitui a fotolitografia — um processo de múltiplas etapas usado para fabricar chips de computador em salas limpas — com um cortador de vinil de $200. A nova abordagem reduz o tempo para fabricar pequenos lotes de sensores em quase 90% enquanto corta custos em quase 75%, disse Renxiao Xu, que desenvolveu a técnica enquanto cursava doutorado em engenharia mecânica em Berkeley.

Estrutura Ilha-Ponte para Flexibilidade

Sensores vestíveis são frequentemente usados por pesquisadores para coletar dados médicos de pacientes por longos períodos. Eles variam de bandagens adesivas na pele a implantes elásticos em órgãos, e utilizam sensores sofisticados para monitorar saúde ou diagnosticar doenças.

Uma "malha inteligente" elástica feita do processo de fabricação por corte em dois modos. Este dispositivo poderia ser aplicado em extração e sensoriamento de suor montado na pele. (Imagem: Peisheng He/UC Berkeley)

Estes dispositivos consistem de fios planos, chamados interconexões, bem como sensores, fontes de energia e antenas para comunicar dados a aplicativos de smartphone ou outros receptores. Para manter funcionalidade total, eles devem esticar, flexionar e torcer com a pele e órgãos nos quais são montados — sem gerar tensões que comprometessem seus circuitos.

Para alcançar flexibilidade de baixa tensão, engenheiros usam uma estrutura "ilha-ponte". As ilhas abrigam componentes eletrônicos e de sensor rígidos, como resistores comerciais, capacitores e componentes sintetizados em laboratório como nanotubos de carbono. As pontes ligam as ilhas umas às outras. Suas formas em espiral e zigue-zague esticam como molas para acomodar grandes deformações.

Vantagens Sobre Fotolitografia

No passado, pesquisadores construíram estes sistemas ilha-ponte usando fotolitografia, um processo de múltiplas etapas que usa luz para criar padrões em wafers semicondutores. Fabricar sensores vestíveis desta forma requer sala limpa e equipamento sofisticado.

A nova técnica é mais simples, rápida e econômica, especialmente ao fabricar as uma ou duas dezenas de amostras que pesquisadores médicos tipicamente precisam para testes.

Uma descrição da técnica foi publicada na ACS Nano. Xu, que agora trabalha na Apple, e Liwei Lin, professor de engenharia mecânica e co-diretor do Centro de Sensores e Atuadores de Berkeley, foram os pesquisadores principais.

Para mais informações, contate Sarah Yang em este e-mail; 510-643-6803.