Con la creciente importancia de los entornos sin contacto debido a COVID-19, Los dispositivos electrónicos táctiles que utilizan tecnología háptica están ganando terreno como nuevos medios de comunicación.

La tecnología háptica se está aplicando en una amplia gama de campos, como la robótica o las pantallas interactivas. Los guantes hápticos se están utilizando para la tecnología de comunicación de información aumentada. Los materiales piezoeléctricos eficientes que pueden convertir varios estímulos mecánicos en señales eléctricas y viceversa son un requisito previo para el avance de la tecnología háptica de alto rendimiento.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Seungbum Hong confirmó el potencial de los dispositivos táctiles mediante el desarrollo de materiales piezoeléctricos cerámicos que son tres veces más deformables. Para la fabricación de nanomateriales altamente deformables, El equipo de investigación construyó una nanoestructura hueca de óxido de zinc utilizando nanopatrones de campo de proximidad y deposición atómica en capas. El coeficiente piezoeléctrico se midió en aproximadamente 9.2 pm / V y la prueba de compresión de nanopilares mostró un límite de deformación elástica de aproximadamente 10%, que es más de tres veces mayor que la del óxido de zinc a granel.

Las cerámicas piezoeléctricas tienen un coeficiente piezoeléctrico alto con un límite de deformación elástica bajo, mientras que lo contrario es cierto para los polímeros piezoeléctricos. Por lo tanto, Ha sido un gran desafío obtener un buen rendimiento tanto en altos coeficientes piezoeléctricos como en altos límites de deformación elástica. Para romper el límite elástico de las cerámicas piezoeléctricas, El equipo de investigación introdujo una nanoestructura hueca en forma de truss en 3D con paredes delgadas a escala nanométrica.

Según el criterio de Griffith, la resistencia a la fractura de un material es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del tamaño del defecto preexistente. Sin embargo, es menos probable que ocurra un defecto grande en una estructura pequeña, cuales, Sucesivamente, mejora la resistencia del material. Por lo tanto, La implementación de la forma de una nanoestructura hueca en forma de truss 3-D con paredes delgadas a escala nanométrica puede extender el límite elástico del material. Es más, una estructura tridimensional monolítica puede soportar grandes esfuerzos en todas las direcciones y al mismo tiempo evitar la pérdida del cuello de botella. Previamente, la propiedad de fractura de los materiales cerámicos piezoeléctricos era difícil de controlar, debido a la gran variación en el tamaño de las grietas. Sin embargo, el equipo de investigación limitó estructuralmente los tamaños de las grietas para manejar las propiedades de las fracturas.

Los resultados del profesor Hong demuestran el potencial para el desarrollo de materiales piezoeléctricos cerámicos altamente deformables al mejorar el límite elástico utilizando una nanoestructura hueca 3-D. Dado que el óxido de zinc tiene un coeficiente piezoeléctrico relativamente bajo en comparación con otros materiales cerámicos piezoeléctricos, la aplicación de la estructura propuesta a dichos componentes prometía mejores resultados en términos de actividad piezoeléctrica.

"Con el advenimiento de la era sin contacto, la importancia de la comunicación emocional está aumentando. Mediante el desarrollo de nuevas tecnologías de interacción táctil, además de la comunicación visual y auditiva actual, La humanidad entrará en una nueva era en la que podrá comunicarse con cualquier persona que utilice los cinco sentidos, independientemente de la ubicación, como si estuviera con ellos en persona. "Dijo el profesor Hong.

"Si bien se deben realizar investigaciones adicionales para realizar la aplicación de los diseños propuestos para dispositivos de mejora háptica, este estudio tiene un gran valor porque resuelve uno de los problemas más desafiantes en el uso de cerámicas piezoeléctricas, abriendo específicamente nuevas posibilidades para su aplicación superando sus limitaciones mecánicas.