Eletrônica macia dá poderes de Jedi às suas mãos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/02/2024

Os circuitos serão "disfarçados" por uma película semelhante às usadas para fazer luvas.
[Imagem: NTU]

Chip da Força

Acenar com a mão para um robô e controlá-lo traz à mente um Jedi usando a Força em um filme de Guerra nas Estrelas. Mas isto já começou a se tornar realidade.

A Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, montou um laboratório piloto reunindo todas as tecnologias estado da arte para criar protótipos rápidos de circuitos eletrônicos ultrafinos e extensíveis.

E o primeiro protótipo é um dispositivo que detecta sinais bioelétricos da pele, músculos e órgãos, e transmite esses sinais para controlar robôs ou outros dispositivos eletrônicos à distância - a presença de um circuito eletrônico nas mãos dos Jedis não é canônico, mas o professor Chen Xiaodong e seus alunos já podem ser facilmente confundidos com um Mestre da Força em ação.

Mas a ideia não é bem esta: De acordo com as Nações Unidas, cerca de 15% da população mundial vive com algum tipo de deficiência, e a tecnologia pode ajudar essas pessoas.

Quando esses sensores inteligentes são conectados aos membros ou à cabeça, eles capacitam indivíduos com deficiências nos membros ou dificuldades de mobilidade, fornecendo um método acessível para controlar próteses robóticas, máquinas e cadeiras de rodas motorizadas usando movimentos musculares e sinais biológicos alternativos.

Robô pega laranja e guarda-a em uma gaveta com um "controle tipo Jedi".
[Imagem: NTU]

Tecnologia pronta para uso

O que mais chama a atenção neste projeto é que os pesquisadores desenvolveram seus dispositivos eletrônicos macios inovadores combinando materiais e processos projetados com componentes de hardware disponíveis comercialmente. Tudo o que foi preciso foi lançar mão dos processos mais avançados de eletrônica flexível e robótica macia - todos igualmente já desenvolvidos, pela própria equipe ou por outros.

Essa combinação híbrida permitiu integrar vários tipos de sensores disponíveis no mercado, como acelerômetro, sensor de temperatura, sensores de monitoramento de sinais vitais, como frequência cardíaca, pressão arterial e níveis de oxigênio. Um chip de conectividade sem fio ficou responsável pelo aspecto "ação da Força" à distância.

Os circuitos resultantes, envoltos em uma pele semelhante a um gel, são macios, flexíveis e extensíveis, semelhantes às bandagens de silicone usadas na área da saúde. Esses circuitos aderem à pele, permitem o movimento das articulações e vêm em vários tamanhos e espessuras, variando de centímetros a submicrométicos.

Além da área de saúde e conforto, viabilizados pelo controle à distância de aparelhos, a equipe planeja incursões em outras áreas, incluindo monitorar a saúde de plantas na agricultura.

"Nosso objetivo é enfrentar alguns dos desafios mais urgentes da humanidade, desde as mudanças climáticas até os avanços na saúde. Meu objetivo é estabelecer um novo centro de excelência para a eletrônica leve, construindo uma equipe de especialistas da indústria e parceiros comerciais para trazer rapidamente essas tecnologias ao mercado," disse professor Chen.

Os circuitos são realmente esticáveis e deformáveis em pleno funcionamento.
[Imagem: NTU]

O que é eletrônica macia

Toda a indústria eletrônica é baseada no silício. No entanto, o silício é duro e rígido.

A eletrônica macia, por sua vez, usa materiais flexíveis e deformáveis, como hidrogéis ou plásticos biocompatíveis, que têm uma consistência mais parecida com as dos tecidos biológicos.

Para permitir que os circuitos eletrônicos acomodem o movimento do corpo sem quebrar por fadiga, esses circuitos são impressos em substratos macios usando padrões intrincados em micro e nanoescala, cerca de 10 vezes mais finos do que a largura de um fio de cabelo - um desses padrões desenvolvido pela equipe do professor Chen é uma fita ondulada para eletrônicos macios, que permite não apenas flexionar, mas também esticar sem quebrar.

Outra inovação é um conector universal macio e elástico, semelhante a um Lego, que une componentes eletrônicos flexíveis simplesmente pressionando-os uns contra os outros. Esse conector pode suportar estiramento de até sete vezes seu comprimento e é 60 vezes mais resistente do que os conectores convencionais.

Quando usadas em conjunto, essas tecnologias permitem que a combinação de chips de hardware convencionais seja montada e ligada a resistores e capacitores por meio de circuitos impressos, permitindo reproduzir em dispositivos macios e flexíveis os circuitos que hoje são duros, grossos e pesados.

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