Por Louis Bergeron
Traducido por Alejandro Ramos de la Peña
Un sensor elástico con el formato de piel artificial fue desarrollado en la Universidad de Stanford por Zhenan Bao, profesor asociado de ingeniería química. El sensor utiliza una película transparente de nanotubos de carbono de pared simple, que actúan como muelles pequeños, permitiendo que el sensor pueda medir con precisión la fuerza ejercida en él.
«Este sensor puede registrar la presión que va desde un pellizco firme entre el pulgar y el índice hasta la presión ejercida por un elefante en un solo pie», dijo Darren Lipomi, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Bao, que forma parte del equipo. «Nada de esto genera una deformación permanente», dijo.
Los sensores se podrían utilizar para dotar de sensores táctiles a prótesis o robots, también en diversas aplicaciones médicas tales como vendas sensibles a la presión o para las pantallas táctiles de las computadoras.
El elemento clave del nuevo sensor es el film transparente de carbono de «nano-resortes», que es creado mediante la pulverización de nanotubos en una suspensión líquida en una fina capa de silicón, la cual es estirada al final del proceso. El sensor tiene la capacidad de ser estirado en todas direcciones y regresa a su forma original.
Cuando los nanotubos son pulverizados en el silicón, tienden a agruparse en pequeños grupos orientados al azar. Cuando el silicón se estira, algunos de las «nano-grupos» tienden a alinearse en la dirección del estiramiento.
Cuando el silicón se libera, retorna a sus dimensiones originales, pero los nanotubos forman pequeñas nanoestructuras que se parecen a los resortes.
«Después de haber hecho este tipo de pre estiramiento a los nanotubos, se comportan como resortes y se pueden estirar una y otra vez, sin ningún cambio permanente en la forma», dijo Bao.
Al estirar el silicón cubierto de nanotubos por segunda vez, en la dirección perpendicular al primer estiramiento, hace que algunos de los paquetes de nanotubos estén alineados en la segunda dirección. Eso hace que el sensor se pueda estirar en todas las direcciones.
Además, después del estiramiento inicial para producir los «nano-resortes», si se repite un estiramiento por debajo de la longitud inicial, este no cambia la conductividad eléctrica de manera significativa, dijo Bao. Mantener la misma conductividad, tanto en la forma estirada y no estirada es importante porque los sensores pueden detectar y medir la fuerza aplicada a ellos a través de estas nanoestructuras parecidas a los resortes, que en realidad sirven como electrodos.
Los sensores consisten en dos capas de silicón recubiertos de nanotubos, orientados de manera que las capas se encuentran cara a cara, con una capa de silicón entre ellas que se deforma más fácilmente.
La capa media de silicón almacena cargas eléctricas, como una batería. Cuando se ejerce presión sobre el sensor, la capa media de silicón se comprime, lo que altera la cantidad de carga eléctrica que puede almacenar. Ese cambio es detectado por las dos películas de nanotubos de carbono, que actúan como los terminales positivas y negativas de la batería de un automóvil.
El cambio registrado por las películas de nanotubos es lo que le permite al sensor transmitir lo que está «sintiendo».
Si el sensor está siendo comprimido o extendido, las dos nanopelículas se aproximan entre sí, lo que podría dificultar la detección sobre el tipo de deformación que está sucediendo. Pero Lipomi aclara que es posible detectar la diferencia, por el patrón de presión.
Texto e Imagen obtenidos de:
http://news.stanford.edu/news/2011/october/stretchy-skinlike-sensor-102411.html
