Transístor tecido torna a eletrônica totalmente flexível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/08/2019

Tecendo componentes eletrônicos: processo de fabricação, micrografia do componente e visão transversal do transístor de fibra (EMI e TFSI são os componentes do ionogel).
[Imagem: Nano Lab/Tufts]

Transístor tecido

Engenheiros desenvolveram um transístor feito de fios de linho, permitindo que eles criassem dispositivos eletrônicos feitos inteiramente de fios que podem ser tecidos, usados na pele ou mesmo (teoricamente) implantados cirurgicamente para monitoramento e diagnóstico.

Esses primeiros transistores de fibras (TBTs: thread-based transistors) podem ser transformados em circuitos lógicos e circuitos integrados simples, tudo flexível e tecido.

Com isto, torna-se possível substituir o último componente rígido existente em muitos dispositivos flexíveis atuais e, quando combinados com sensores fabricados com a mesma tecnologia, criar dispositivos multiplexados completamente flexíveis. Esses dispositivos eletrônicos maleáveis e macios prometem uma ampla gama de aplicações que se adaptam a diferentes formatos e superfícies do corpo humano e permitem a livre movimentação sem comprometer o funcionamento do aparelho.

"Em experimentos de laboratório, pudemos mostrar como nosso componente pode monitorar mudanças nas concentrações de sódio e amônia em múltiplos locais. Teoricamente, poderíamos escalonar o circuito integrado que criamos a partir dos TBTs para conectar uma grande variedade de sensores rastreando muitos biomarcadores, em muitos locais diferentes usando um só dispositivo," disse Rachel Owyeung, da Universidade de Tufts, nos EUA.

A equipe usou os transistores tecidos para controlar sensores maleáveis para aplicações médicas, que eles haviam construído anteriormente.
[Imagem: Owyeung et al. - 10.1021/acsami.9b09522]

Transístor tecido

Tecer um transístor consiste em revestir um fio de linho com nanotubos de carbono, que criam uma superfície semicondutora através da qual os elétrons podem viajar.

O fio é então conectado a três finos fios de ouro, que funcionam como eletrodos - uma fonte de elétrons, ou coletor, um dreno, ou emissor, por onde os elétrons fluem, e uma porta, ou base, cuja tensão controla a passagem de corrente entre o coletor e o emissor. A tensão na base permite ligar ou desligar a corrente ou amplificá-la, os dois mecanismos básicos de funcionamento de um transístor.

Uma inovação crítica consistiu no uso de um gel infundido com eletrólito para envolver o fio e conectá-lo à base. O gel é composto de nanopartículas de sílica que se automontam em uma estrutura de rede. O gel eletrólito (ou ionogel) pode ser depositado no fio por meio de um revestimento por imersão. Em contraposição aos óxidos ou polímeros de estado sólido usados nas portas dos transistores clássicos, o ionogel é resistente ao alongamento e à flexão.

Um detalhe importante é que a fabricação do transístor de fibra dispensa totalmente as salas limpas onde são feitos os transistores tradicionais, o que representa uma economia de custos substancial.

"O desenvolvimento dos TBTs foi um passo importante para tornar a eletrônica totalmente flexível, de modo que agora podemos voltar nossa atenção para melhorar o design e o desempenho desses dispositivos para possíveis aplicações. Há muitas aplicações médicas em que a medição em tempo real dos biomarcadores pode ser importante para tratar doenças e monitorar a saúde dos pacientes. A capacidade de integrar totalmente um dispositivo de monitoramento e diagnóstico macio e flexível que o paciente dificilmente percebe pode ser algo bastante significativo," disse o professor Sameer Sonkusale, coordenador da equipe.

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