Sensores anfíbios tornam possíveis novas tecnologias à prova d’água

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/09/2024

Sensor de tensão anfíbio encapsulado mantém funcionalidade e precisão dentro ou fora da água.
[Imagem: Shuang Wu/NCSU]

Sensor híbrido

Com o aumento da demanda por monitoramento de tudo, da saúde humano ao meio ambiente, dos campos magnéticos atômicos aos campos magnéticos planetários, sem contar a internet das coisas, tem aumentado muito o progresso no campo dos sensores.

A novidade agora é um sensor anfíbio, que pode funcionar tanto no ar quanto na água, um salto qualitativo em relação às abordagens tradicionais. Os sensores são tipicamente desenvolvidos em estreita associação com o local onde devem operar; por exemplo, mesmo que meçam a mesma coisa, um sensor que opera no ar é muito diferente de outro que opera na água ou no espaço.

Shuang Wu e colegas da Universidade da Carolina do Norte, nos EUA, inauguraram esse novo conceito híbrido usando os sensores de tensão, que medem a deformação de um material - eles são usados para medir como as coisas se esticam, dobram, se movem, o que inclui monitorar como as coisas trincam e se quebram.

"Por exemplo, há interesse em criar sensores de tensão que possam ser usados em aplicações biomédicas, como sensores que possam ser usados para observar o comportamento dos vasos sanguíneos e outros sistemas biológicos," exemplificou Wu. "Outras aplicações possíveis incluem criar sensores que possam medir como os peixes se movem debaixo d'água, monitorar a saúde da vida selvagem e assim por diante."

O grande desafio para isso é que os sensores devem funcionar de maneira consistente, e sem perder desempenho, tanto quando estão em contato com o ar, quanto quando estão em contato com a água. Isto ninguém havia conseguido até agora.

Técnica de construção do sensor anfíbio.
[Imagem: Shuang Wu et al. - 10.1039/D4MH00757C]

Sensor à prova d'água

O ponto de partida foi um sensor que vem sendo aprimorado pela equipe ao longo dos últimos anos, que já se mostrou capaz de monitorar plantas continuamente, abrindo espaço para seu uso para alertar sobre patógenos e seca nas culturas agrícolas.

Os pesquisadores então intercalaram o sensor original entre duas películas finas, feitas de um polímero altamente elástico e à prova d'água. Como o polímero encapsula o sensor, ele mantém a água do lado de fora, mas não restringe o movimento do material do sensor, como a maioria dos outros encapsulamentos, graças a um projeto de interface exclusivo que a equipe desenvolveu.

Isso dá ao sensor a sensibilidade e a elasticidade desejadas. Os dados são transmitidos sem fio por um pequeno chip conectado ao sensor.

"Em experimentos, descobrimos que os sensores anfíbios são sensíveis e têm um tempo de resposta rápido," disse Wu. "E descobrimos que o desempenho dos sensores é o mesmo, quer o sensor esteja no ar ou depois de submerso em água salgada por 20 dias. Os sensores também são muito estáveis: Seu desempenho não caiu mesmo depois de serem esticados 16.000 vezes."

Demonstrações para teste do conceito de sensor anfíbio.
[Imagem: Shuang Wu et al. - 10.1039/D4MH00757C]

Comunicação entre mergulhadores

Para demonstrar a funcionalidade dos sensores anfíbios, os pesquisadores usaram-nos para rastrear os movimentos de peixes robóticos e monitorar a pressão sanguínea no coração de um porco.

A equipe também criou uma luva que incorpora os sensores anfíbios, que permite traduzir os sinais de mão de um mergulhador em mensagens que podem ser lidas por pessoas dentro ou fora da água.

"A ideia é criar uma maneira fácil para os mergulhadores se comunicarem efetivamente com outros mergulhadores debaixo d'água ou com membros da tripulação ainda no barco," disse Wu.

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