La celulosa empapada en una mezcla de polímeros cuidadosamente diseñada actúa como un sensor para medir la presión, temperatura y humedad al mismo tiempo. Las medidas son completamente independientes entre sí. La capacidad de medir la presión, la temperatura y la humedad son importantes en muchas aplicaciones, como monitorear a los pacientes en casa, robótica, piel electrónica, textiles funcionales, vigilancia y seguridad, por nombrar unos cuantos.

La investigación hasta ahora ha integrado diferentes sensores en el mismo circuito, que ha presentado varios desafíos técnicos, sobre todo en lo que respecta a la interfaz de usuario.

Los científicos del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping, bajo la dirección del profesor Xavier Crispin, han combinado con éxito las tres mediciones en un solo sensor.

Esto ha sido posible gracias al desarrollo de un aerogel elástico de polímeros que conduce tanto iones como electrones, y posterior aprovechamiento del efecto termoeléctrico. Un material termoeléctrico es aquel en el que los electrones se mueven desde el lado frío del material hacia el lado cálido, creando una diferencia de voltaje.

Cuando se mezclan nanofibras de celulosa con el polímero conductor PEDOT:PSS en agua y la mezcla se liofiliza al vacío, el material resultante tiene la estructura esponjosa de un aerogel. Agregar una sustancia conocida como polisilano hace que la esponja se vuelva elástica. La aplicación de un potencial eléctrico a través del material produce un aumento de corriente lineal, típico de cualquier resistor. Pero cuando el material está sujeto a presión, su resistencia cae y los electrones fluyen más fácilmente a través de él.

Dado que el material es termoeléctrico, también es posible medir los cambios de temperatura. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre los lados cálido y frío, cuanto mayor sea el voltaje. La humedad afecta la rapidez con que los iones se mueven del lado cálido al lado frío. Si la humedad es cero, no se transportan iones.

"Lo nuevo es que podemos distinguir entre la respuesta termoeléctrica de los electrones (que dan el gradiente de temperatura) y la de los iones (que dan el nivel de humedad) siguiendo la señal eléctrica en función del tiempo. Esto se debe a que las dos respuestas ocurren en diferentes velocidades, "dice Xavier Crispin, profesor del Laboratorio de Electrónica Orgánica y autor principal del artículo publicado en Ciencia avanzada .

"Esto significa que podemos medir tres parámetros con un material, sin que se acoplen las diferentes medidas, " él dice.

Shaobo Han, doctorando, y la profesora titular Simone Fabiano en el Laboratorio de Electrónica Orgánica, También han encontrado una manera de separar las tres señales de modo que cada una pueda leerse individualmente.

"Nuestro sensor único también prepara el camino para la Internet de las cosas, y trae menor complejidad y menores costos de producción. Ésta es una ventaja en la industria de la seguridad. Otra posible aplicación es colocar sensores en paquetes con productos sensibles, "dice Simone Fabiano.