Nariz de camelos inspira sensor de umidade que pode chegar à computação

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/01/2022

O sensor de umidade é sensível o suficiente para usos inusitados.
[Imagem: Caicong Li et al. - 10.1021/acsnano.1c10004]

Sensor inspirado em nariz de camelos

Camelos e dromedários têm uma capacidade incomparável de sobreviver com pouca água. E, para encontrar algo para beber no vasto deserto, eles foram dotados de narizes que são excelentes detectores de umidade.

Detectores de umidade são muito importantes para o homem também, não tanto para encontrar água para beber, mas para monitorar o clima e controlar o nível de água no ambiente de instalações industriais, entre várias outras aplicações.

Acontece que os sensores de umidades atuais têm se debatido com um gargalo desagradável: Ou eles são muito sensíveis, ou eles são duráveis, sendo difícil conseguir as duas coisas no mesmo sensor.

Caicong Li e seus colegas Universidade da Academia Chinesa de Ciências voltaram-se então para os narizes dos camelos, cujos sensores de umidade são incomparáveis em sensibilidade e duram a vida toda dos animais.

Biomimetismo

Os pesquisadores verificaram que passagens estreitas e enroladas, semelhantes a pergaminhos, dentro do nariz de um camelo, criam uma grande área de superfície, que é revestida com um muco absorvente de água, que é o verdadeiro detector de umidade.

Para imitar a estrutura da grande área superficial, a equipe criou uma rede de polímero poroso. Nela, eles colocaram moléculas que atraem umidade, para simular a propriedade do muco de alterar a capacitância à medida que a umidade varia.

Essas moléculas são chamadas zwitterions, do alemão zwitter, que significa "sal interno", ou "íon dipolar". Trata-se de compostos químicos eletricamente neutros, mas que possuem cargas opostas em diferentes átomos. As moléculas de água presentes no ar interagem com essas cargas, gerando sinais que podem ser medidos.

O resultado é uma estrutura robusta e estável, que pode funcionar ao ar livre, inclusive sob o sol, sem perder a sensibilidade.

O sensor é tão sensível que pode funcionar como uma espécie de radar, rastreando a posição dos dedos de uma pessoa.
[Imagem: Caicong Li et al. - 10.1021/acsnano.1c10004]

Sensor de umidade na computação

Nos testes, o sensor conseguiu monitorar flutuações de umidade em gases industriais quentes, encontrar a localização de uma fonte de água e sentir a umidade que emana do corpo humano.

O sensor é bom em responder às mudanças na transpiração da pele de uma pessoa enquanto ela se exercita, mas ele também consegue detectar a presença de um dedo humano em repouso, além de seguir o movimento do dedo enquanto o pesquisador fazia desenhos no ar em forma de V ou de L, por exemplo.

Essa sensibilidade deu aos pesquisadores uma ideia que parece ter pouco a ver com sensores de umidade: Usar o sensor bioinspirado para criar um novo tipo de interface com computadores, que poderá funcionar sem toque porque o sensor rastreia a posição do dedo a uma boa distância.

Além disso, a resposta elétrica do sensor à umidade pode ser ajustada, assim como os sinais enviados por neurônios humanos - potencialmente permitindo que ele aprenda por meio de inteligência artificial, funcionando como uma nova classe de neurônio artificial para a computação neuromórfica.

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