Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han utilizado nanocables de plata para desarrollar sensores portátiles multifuncionales que podrían ser utilizados en aplicaciones biomédicas, militares o de atletismo. Los sensores pueden medir la tensión, la presión, el contacto humano y señales de bioelectrónica, tales como electrocardiogramas.
“La tecnología se basa en la deformación ya sea físico o cambios de campo eléctrico. Este último es muy similar al mecanismo utilizado en las pantallas táctiles de teléfonos inteligentes, pero los sensores que hemos desarrollado son estirables y pueden ser montados en una variedad de superficies curvilíneas como la piel humana”, dice Yao Shanshan, autor principal de la investigación.
“Estos sensores se podrían utilizar para ayudar a desarrollar prótesis que respondan a los movimientos de un usuario y proporcionen información cuando estén en uso,” dice el Dr. Yong Zhu, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State. “También podrían ser utilizados para crear una robótica que pueda “sentir” su entorno, o incorporados en la ropa para seguir el movimiento o monitorear la salud física de una persona.”
Para crear conductores elásticos y de alta conductividad los nanocables están hechos de plata, específicamente, los investigadores intercalaron un material aislante entre dos de los conductores estirables. Las dos capas entonces tienen la capacidad llamada “capacitancia” para almacenar cargas eléctricas. Empujar, tirar o tocar los conductores elásticos cambia la capacitancia. Los sensores funcionan midiendo el cambio en la capacitancia.
“La creación de estos sensores es simple y de bajo costo”, dice Yao. “Y ya hemos demostrado su funcionalidad en varios prototipos de aplicaciones.”
Los sensores son capaces de realizar un seguimiento de la tensión, la presión, detectar el toque de un dedo, e incluso detectar señales de electrocardiográficas. Además de que el equipo de ingeniería prevé incluir sensores que midan la actividad eléctrica de los músculos de los amputados para controlar los dispositivos protésicos de una manera más precisa.
Por ejemplo, los investigadores emplearon estos sensores en varias aplicaciones portátiles como el seguimiento de movimiento del pulgar, sintiendo la tensión de la articulación de la rodilla en el reflejo patelar (rotuliano) y otros movimientos humanos, tales como caminar, correr y saltar en cuclillas, lo que ilustra las utilidades potenciales de dichos sensores en sistemas de robótica, prótesis, atención sanitaria y paneles táctiles flexibles.
“La deformación y los movimientos en la que participan estos sensores es grande, muchos otros con esta exigencia se romperían”, dice Zhu. “Pero nuestros sensores se pueden extender al 150% o más de su longitud original sin perder la funcionalidad, por lo que pueden manejar la situación.”
Los investigadores también desarrollaron una serie de sensores que pueden asignar la distribución de la presión, algo que es importante para el uso en robótica y aplicaciones de prótesis. Los sensores muestran un tiempo de respuesta rápida de 40 milisegundos, por lo que habría la opción de controlar la tensión en tiempo real.
Referencia: RSC