Los avances tecnológicos recientes han permitido el desarrollo de una electrónica cada vez más sofisticada. Algunas de estas nuevas herramientas, particularmente dispositivos portátiles y robots blandos, requieren o pueden beneficiarse enormemente de componentes electrónicos flexibles, incluyendo sensores, actuadores y supercapacitadores.

Investigadores de la Universidad de Zhengzhou y la Universidad de Pekín en China han desarrollado recientemente un nuevo sensor de deformación de hidrogel compresible y estirable que podría usarse para fabricar una variedad de tecnologías flexibles o blandas con capacidades de detección. incluidos rastreadores de salud y máscaras robóticas. Este sensor, presentado en un artículo publicado en Materiales e ingeniería macromoleculares , es fácil de fabricar y asequible, lo que lo hace ideal para implementaciones a gran escala.

Los investigadores lo crearon dispersando uniformemente polvo de nanofibras de carbono (CFP) dentro de un hidrogel a base de alcohol polivinílico (PVA). Hasta ahora, el PVA ha demostrado ser muy prometedor para el desarrollo de la electrónica flexible debido a sus ventajosas propiedades mecánicas y al hecho de que es biodegradable.

Al dispersar CFP dentro del hidrogel a base de PVA, los investigadores pudieron mejorar la resistencia mecánica del material y aumentar su conductividad eléctrica. Emplearon lo que se conoce como un método de 'ciclo de congelación-descongelación', lo que implica congelar y descongelar repetidamente una sustancia.

Se encontró que el hidrogel de PVA / CFP producido a partir de este proceso exhibía un amplio rango de estiramiento (366%) y compresión (70%). Esto lo hace ideal para el desarrollo de electrónica altamente flexible, que se puede estirar o comprimir mientras se mantiene una capacidad de detección óptima.

"Durante 1000 ciclos de carga y descarga, el hidrogel de PVA / CFP tiene una deformación plástica baja ( <10%, tanto para estirar como para comprimir), pequeña eficiencia de pérdida de energía (5,62% bajo estiramiento y 12,13% bajo compresión), y una resistencia mecánica estable y una excelente sensibilidad, si se estira al 100% o se comprime al 50% de deformaciones, "escribieron los investigadores en su artículo.

Además de ser bastante sencillo y eficaz, este método para fabricar sensores extensibles y comprimibles es de bajo costo, y, por lo tanto, podría ampliarse fácilmente. Es más, permite el desarrollo de sensores de alto rendimiento que pueden detectar una amplia gama de conductas o actividades humanas.

Por ejemplo, Los sensores creados con la nueva estrategia de fabricación pueden detectar con precisión cuando un usuario está doblando o estirando sus articulaciones. respiración, y tragar. También pueden sentir los cambios de presión que tienen lugar cuando los humanos caminan o se mueven.

Los investigadores probaron sus sensores en varios escenarios, colocándolos en la muñeca de un usuario para detectar la tensión de los músculos del puño, en la garganta para controlar la deglución, en el estómago para detectar la respiración, o debajo de la suela de los zapatos para monitorear el comportamiento al caminar del usuario. También usaron los mismos sensores para detectar el toque de un humano y cuando presionó el sensor.

El sensor de deformación de hidrogel de polímero de nanofibras de carbono ya ha logrado resultados muy prometedores, destacando su potencial para una variedad de aplicaciones. En el futuro, podría usarse para desarrollar nuevos dispositivos portátiles, como relojes inteligentes y rastreadores de salud, pero también podría permitir la fabricación de pieles electrónicas extensibles con capacidades de detección avanzadas.

© 2020 Science X Network