TSUKUBA, Japón, 27 de febrero de 2024 – (ACN Newswire) – Un tipo radicalmente nuevo de sensor táctil para robótica y otras aplicaciones de biomimética (biónica) es tan sensible que funciona incluso sin contacto directo entre el sensor y los objetos que se detectan. Detecta interferencias en el campo eléctrico entre un objeto y el sensor, hasta a 100 milímetros del objeto. Los investigadores de la Universidad de Qingdao en China, con colaboradores en otros lugares de China y Corea del Sur, describir su innovación en la revista Science and Technology of Advanced Materials.
Las pieles electrónicas se han convertido en un elemento crucial en los robots biónicos, permitiéndoles detectar y reaccionar rápidamente a estímulos externos. Esto puede permitir que los sistemas robóticos analicen la forma de un objeto y, si es necesario, también lo recojan y manipulen.
Los sensores en la mayoría de los sistemas actuales dependen del contacto directo, lo que provoca una deformación física de una capa de contacto, lo que provoca cambios en la capacitancia eléctrica. Desafortunadamente, la uniformidad de la respuesta a diferentes regiones limita la sensibilidad y las capacidades generales de dichos sistemas.
"Para aportar mayor sensibilidad y versatilidad, hemos desarrollado nuevas películas compuestas con propiedades eléctricas sorprendentes y muy útiles", afirma Xinlin Li, del equipo de la Universidad de Qingdao.
El aspecto más sorprendente se produjo cuando los investigadores combinaron dos materiales con una constante dieléctrica elevada, una medida de su respuesta a los campos eléctricos. Este compuesto tenía una constante dieléctrica inesperadamente baja, un resultado contrario a la intuición que es ideal para fabricar un sensor que sea más sensible a los campos eléctricos.
El compuesto consta de pequeñas cantidades de nitruro de carbono grafítico añadido a polidimetilsiloxano. Puede fabricarse y procesarse mediante un método de impresión 3D específico, llamado impresión por dispensación, que ofrece un control preciso sobre la estructura y el patrón de la tinta impresa de alta viscosidad. El equipo utilizó esto para crear una cuadrícula que podía detectar objetos a una distancia de entre 5 y 100 milímetros de la superficie del objeto. Probaron las capacidades de la red utilizando los dedos de los investigadores como objetos detectados, mientras se acercaban a la red pero sin hacer contacto.
"El rendimiento fue excepcional en términos de sensibilidad, velocidad de respuesta y estabilidad sólida durante muchos ciclos de uso", dice Li. "Esto abre nuevas posibilidades en el campo de los objetos portátiles y la piel electrónica". Añade que es adecuado para fabricar los sensores físicamente flexibles necesarios para las tecnologías portátiles. Estos podrían aplicarse para la monitorización médica o para usos más generales en el "Internet de las cosas" (IoT) en rápido desarrollo, que implica el control remoto de una amplia variedad de aparatos.
La incorporación de la rejilla de detección en una placa de circuito impreso permitió que los datos que recopila se transmitieran a través de las redes 4G ampliamente utilizadas por los teléfonos móviles.
El equipo ahora planea perfeccionar la tecnología con miras a desarrollar su idoneidad para la producción en masa. También quieren explorar otras posibilidades más allá de la mera detección de formas y movimientos.
Por ejemplo, diferentes unidades en el conjunto de sensores tienen la capacidad de responder secuencialmente, lo que brinda la posibilidad de realizar interacción persona-computadora, como el reconocimiento de gestos. El rendimiento de los sensores en el sistema de contacto y sin contacto también refleja su potencial en la detección de movimiento humano, como la evitación de obstáculos y el monitoreo de la marcha, que podría aplicarse en la atención médica inteligente.
Más información
Xinlin Li
Universidad Qingdao
Email: xinlin0618@163.com
Papel: https://doi.org/10.1080/14686996.2024.2311635
Sobre Ciencia y Tecnología de Materiales Avanzados (STAM)
La revista de acceso abierto STAM publica artículos de investigación destacados en todos los aspectos de la ciencia de los materiales, incluidos los materiales funcionales y estructurales, los análisis teóricos y las propiedades de los materiales. https://www.tandfonline.com/STAM
Dr. Yasufumi Nakamichi
Director de Publicaciones de STAM
Email: NAKAMICHI.Yasufumi@nims.go.jp
Fotografías y gráficos
Comunicado de prensa distribuido por Asia Research News sobre ciencia y tecnología de materiales avanzados.
Tema: Resumen del comunicado de prensa
Fuente: Ciencia y tecnología de materiales avanzados
Sectores: Telecomunicaciones, 5G, Electrónica, Ciencia y nanotecnología
https://www.acnnewswire.com
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