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"Pele biônica" feita com impressão 3D pode dar o sentido de toque a robôs

Descoberta pode levar a eletrônicos impressos em pele humana real

Shuang-Zhuang Guo e Michael McAlpine/University of Minnesota
Um novo processo para impressão 3D de sensores eletrônicos elásticos poderia dar a robôs a habilidade de sentir o ambiente. A descoberta também é um passo em direção à impressão de dispositivos eletrônicos sobre pele humana. A pesquisa será publicada na próxima edição impressa da revista Advanced Materials e já está disponível online.

“Esse tecido eletrônico elástico possui várias utilizações práticas”, disse Michael McAlpine, pesquisador da área de engenharia mecânica da Universidade de Minnesota e principal autor do estudo. “Equipar robôs cirúrgicos com esse tipo de “pele biônica” com sensores daria aos cirurgiões que os manipulam à distância a possibilidade de realmente sentir o que estão fazendo quando conduzem cirurgias invasivas. Isso tornaria o trabalho deles mais fácil do que é hoje, quando são usadas apenas câmeras. Esses sensores também poderiam fazer outros robôs andar e interagir mais facilmente com seus ambientes.”

McAlpine, que ganhou reconhecimento internacional em 2013 por integrar eletrônicos e novos nanomateriais feitos com impressão 3D para criar a “orelha biônica”, diz que a nova descoberta também poderia ser usada para imprimir componentes eletrônicos sobre pele humana real. Essa tecnologia “usável” de ponta poderia, eventualmente, ser usada para monitoramento de saúde, ou por soldados em campo para detectar produtos químicos perigosos ou explosivos.

“Embora ainda não tenhamos feito uma impressão em pele humana real, conseguimos imprimir na superfície curva de um modelo de mão usando a técnica”, disse McAlpine. “Também conectamos um dispositivo impresso à pele e ficamos surpresos que ele se mostrasse tão sensível a ponto de detectar a pulsação em tempo real.”

McAlpine e sua equipe fizeram o tecido sensitivo com uma impressora 3D sem igual, que construíram em laboratório. A impressora multifuncional possui quatro bicos para imprimir as diversas “tintas” especializadas que constituem as camadas do dispositivo - uma camada base de silicone, os eletrodos de cima e de baixo feitos de tinta condutora, um sensor de pressão com formato de bobina e uma camada a ser sacrificada que segura a camada de cima no lugar, enquanto ela se assenta. Essa camada suporte é lavada depois, no final do processo de fabricação.

Surpreendentemente, todas as camadas de “tintas” utilizadas nos sensores flexíveis podem ser ajustados à temperatura ambiente. A impressão convencional em 3D, com plástico líquido, é muito quente e rígida para ser usada na pele. Essas sensores flexíveis impressos em 3D podem se esticar em até três vezes seu tamanho original.

“Essa é uma forma completamente nova de se fazer impressão 3D de componentes eletrônicos”, disse McAlpine. “Temos uma impressora multifuncional que pode imprimir diversas camadas para fazer esses dispositivos sensoriais flexíveis. Isso pode nos levar a várias direções, de monitoramento de saúde a detecção química.”

Os pesquisadores dizem que a melhor parte da descoberta é que a aplicação acontece durante o processo de desenvolvimento. "Com a maioria das pesquisas, você descobre algo e, então, isso precisa ser ampliado. Às vezes, poderia levar anos antes de estar pronto para uso", explicou McAlpine. "Dessa vez, a fabricação ocorre diretamente no processo [de pesquisa], então tudo fica pronto na hora." O próximo passo é caminhar para tintas semicondutoras e imprimir em corpos humanos reais. “As possibilidades para o futuro são infinitas”, disse McAlpine.

Universidade de Minnesota
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