Barato, Presión

Sep 09, 2023

En una serie de demostraciones (publicadas en Nature Materials), los científicos del Laboratorio de Sistemas Biomiméticos Multiescala de la Universidad Nacional de Seúl mostraron una membrana sensible a la presión que es lo suficientemente sensible como para sentir la caída de gotas de agua, un pulso humano en la muñeca e incluso el el paso ligero como un susurro de una mariquita caminando por la "piel electrónica".

El dispositivo cuenta con dos láminas de acrilato de poliuretano. Las láminas, que pueden tener un tamaño de 9 por 13 centímetros, se moldean en conjuntos densos de diminutos pelos de polímero, cada uno de 100 nanómetros de diámetro y 1000 nm de alto. Cada uno de los cabellos está recubierto con una capa de platino de 20 nm y unido a una membrana basal (tratada con polidimetilsiloxano para mejorar la conductividad).

Luego, las dos hojas ciliadas se acoplan, cara a cara, como dos piezas de velcro. Las fibras de la capa superior se engranan con las de la parte inferior. Pero en lugar de la encuadernación mecánica de velcro, las hojas se mantienen unidas con fuerza (pero de forma reversible) por la atracción de Van der Waals. El sándwich de nanofibras conduce la corriente entre las capas y la resistencia cambia a medida que varía el área de contacto total entre los pelos de la malla. Un toque, un empujón o un giro de la membrana basal hace que los nanopelos entrelazados se froten y se doblen, y la corriente cambiante muestra lo que está pasando. De hecho, dado que la presión ortogonal, el corte lateral y la torsión producen diferentes curvas de respuesta, el dispositivo puede diferenciar entre un empujón, un roce y un giro.

Los factores de calibre del sistema (el cambio en la resistencia debido a los cambios en la deformación) fueron de aproximadamente 11,5 para la presión directa, 0,75 para el corte y 8,53 en respuesta a la torsión. En comparación, los sensores de presión directa basados ​​en película de grafeno tienen un factor de calibre de aproximadamente 6,1, y para los sensores de lámina metálica convencionales, el factor es de aproximadamente 2,0. (Tenga en cuenta que estos otros sensores detectan tensión en una sola dirección. Para que detecten presión, corte y torsión, deben fabricarse especialmente con sensores separados para cada dirección de tensión).

En resumen, dicen los investigadores, el "mecanismo de nanoenclavamiento no requiere ensamblajes de nanomateriales integrados complejos o matrices en capas, lo que permite una plataforma de detección simple, económica pero robusta para sensores de galgas extensométricas de área grande y alto rendimiento".

Foto: Changhyun Pang / Universidad Nacional de Seúl