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, describen su innovación en la revista.Ciencia y Tecnología de Materiales Avanzados.

Las pieles electrónicas se han convertido en un elemento crucial en los robots biónicos, permitiéndoles detectar y reaccionar rápidamente a estímulos externos.Esto puede permitirsistemas robóticosanalizar la forma de un objeto y, si es necesario, también recogerlo y manipularlo.

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 alta, 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 desempeño fue sobresaliente, en términos desensibilidad, velocidad de respuesta y estabilidad robusta a través de 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.

Incorporar la rejilla sensora a unplaca de circuito impresopermitió 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 para 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 realizarinteracción persona-computadora, como el reconocimiento de gestos.El rendimiento de los sensores en los sistemas de contacto y sin contacto también refleja su potencial en la detección del movimiento humano, como la evitación de obstáculos y el seguimiento de la marcha, que podrían aplicarse en la atención médica inteligente.

Proporcionado porCiencia y Tecnología de Materiales Avanzados