Pesquisadores da Universidade Stanford, nos EUA, descobriram um novo método mais eficaz para imprimir circuitos eletrônicos em materiais flexíveis, como peles artificiais.

Eles aproveitaram um equipamento usado na fabricação de chips sólidos de silício para gravar informações em um composto de borracha.

A equipe da engenheira química Zhenan Bao conseguiu colocar 40 mil transistores em um único centímetro quadrado de circuito esticável, mas o dobro desse número pode ser alcançado com o aprimoramento da técnica de impressão. Parece pouco, perto dos bilhões de transistores que podem ser impressos na mesma área de um chip de silício convencional, mas já é o suficiente para criar circuitos simples como sensores de pele.

“Nosso método melhora a densidade do transistor elástico em mais de 100 vezes do que qualquer outra pessoa alcançou até agora e faz isso com excelente uniformidade nos transistores, sem sacrificar nada no desempenho eletrônico ou mecânico”, comemora o pesquisador Yu-Qing Zheng, coautor do estudo.

Fotolitografia

Uma das vantagens desse novo método de impressão é que ele pode ser feito com o mesmo equipamento usado na fabricação de chips de silício comuns. A fotolitografia utiliza a luz ultravioleta para transferir um circuito elétrico para um substrato sólido, camada por camada, por meio de um processo dividido em várias etapas de enxágue e corrosão química.

O problema é que esses produtos químicos usados para dissolver e remover os materiais resistentes à luz ultravioleta também danificam os polímeros mais comuns, utilizados em dispositivos como peles artificiais. Para resolver isso, os pesquisadores desenvolveram compostos fotoquímicos que não agridem a estrutura de componentes elásticos.

Ao esticar os circuitos flexíveis, dobrando suas dimensões originais, os materiais impressos não apresentaram rachaduras, delaminação ou declínio da função elétrica. Além disso, os dispositivos de borracha permaneceram estáveis mesmo depois de mais de mil repetições de estresse mecânico.

“Nosso processo é mais eficiente e pode ser capaz de produzir circuitos esticáveis com melhor custo-benefício do que os circuitos rígidos, eliminando algumas etapas necessárias para a fabricação de chips de silício”, diz o aluno de pós-doutorado em engenharia mecânica Yuxin Liu, também coautor do projeto.

Ideia antiga

Em 2015, a equipe da professora Bao desenvolveu uma pele artificial capaz de “sentir” objetos ao tocá-los. O material flexível consegue simular a sensibilidade da pele humana, transmitindo sinais emitidos por sensores orgânicos ao cérebro para emular uma sensação parecida com o tato.

Material flexível usado na fabricação da “pele” artificial

O dispositivo pode ser usado para melhorar o controle de próteses eletrônicas e também para recuperar a sensibilidade em regiões específicas do corpo de pessoas que tiveram membros amputados. Na época, os pesquisadores já trabalhavam no desenvolvimento de novos sensores flexíveis que podiam ser esticados e dobrados sem perder a capacidade de transmitir informações.

Com esse novo método de impressão de circuitos maleáveis, os cientistas dão um passo importante para a criação de uma “pele” artificial mais eficiente, capaz de detectar diferenças específicas entre superfícies ásperas e macias, ou identificar quando um objeto está quente ou frio.

Projetos semelhantes

Outros pesquisadores também trabalham no desenvolvimento de peles artificiais altamente responsivas que utilizam circuitos maleáveis. Na própria Universidade Stanford, cientistas criaram uma nova técnica que permite a fabricação de transistores flexíveis de espessura atômica. Essa tecnologia facilita a fabricação de circuitos dobráveis que podem ser implantados no corpo humano ou utilizados na Internet das Coisas (IoT).

Já na Universidade Chinesa de Hong Kong, os pesquisadores criaram uma pele eletrônica capaz de emular hematomas para indicar lesões. Um hidrogel transparente consegue detectar impactos por meio de sinais iônicos, mudando de cor de acordo com a intensidade da pancada.

Também inspirados no corpo humano, cientistas das Universidades Sungkyunkwan e Hanyang, ambas na Coreia do Sul, desenvolveram uma pele tátil artificial que utiliza sensores especiais para replicar funções biológicas como o tato presente na ponta dos dedos. O dispositivo também é capaz de reconhecer texturas e identificar tipos diferentes de superfícies com 99% de precisão.

Fonte: Canal Tech 07.07.2021