Super pele artificial supera sensibilidade da pele humana

 12/04/2011

A base para a pele artificial é um transístor orgânico flexível feito com polímeros e materiais à base de carbono.[Imagem: Stanford]

A equipe da Dra. Zhenan Bao, da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, está desenvolvendo uma nova classe de pele eletrônica ultra-sensível.

Segundo a Dra. Bao, seu objetivo é criar uma "super pele", um tecido eletrônico flexível que supere as capacidade sensoriais da pele humana.

Super pele eletrônica

A pele eletrônica é totalmente flexível e capaz de "sentir" o toque, a luz e detectar compostos químicos e biológicos.

Sua alimentação é feita por um novo tipo de célula solar igualmente flexível, que pode ser incorporada na própria pele artificial, abrindo caminho para seu uso não apenas na robótica, mas também em próteses, membros artificiais e até em roupas.

"Com uma pele artificial, podemos incorporar basicamente qualquer função que desejarmos," disse a Dra. Bao. "É por isso que eu chamo de nossa pele eletrônica de super pele. Ela é muito mais do que aquilo que nós pensamos quando nos lembramos da pele normal."

Super sensibilidade

A base para a pele artificial é um transístor orgânico flexível criado pela equipe há alguns anos, feito com polímeros flexíveis e materiais à base de carbono. No atual estágio, a equipe já descobriu como fabricar seu transístor com materiais totalmente biodegradáveis.

Para permitir a detecção de toque, o transístor contém uma camada fina e altamente elástica de borracha, moldada em uma estrutura de pequenas pirâmides invertidas.

Quando pressionada, esta camada muda de espessura, o que altera o fluxo de corrente através do transístor.

Os sensores têm de algumas centenas de milhares até 25 milhões de pirâmides por centímetro quadrado - a quantidade é determinada pelo nível desejado de sensibilidade.

Para funcionar como um sensor biológico ou químico, a superfície do transístor tem de ser revestida com uma outra molécula, à qual o composto a ser detectado irá se ligar quando entrar em contato com a pele eletrônica. A camada de revestimento com essa outra molécula só precisa ter um nanômetro ou dois de espessura.

"Dependendo do tipo de material que colocamos sobre os sensores e como nós modificamos o material semicondutor do transístor, podemos ajustar os sensores para que eles detectem materiais químicos ou biológicos", disse ela.

Os testes mostraram que a pele artificial é capaz de detectar até mesmo um certo tipo de molécula de DNA.

Os pesquisadores agora estão trabalhando na ampliação da técnica para a detecção de proteínas, criando um material que poderá ser útil para fins médicos.

As células solares feitas com polímeros orgânicos são não apenas flexíveis, mas também elásticas - elas podem ser esticadas até 30% além das suas dimensões originais sem perder a capacidade de geração de energia. [Imagem: Lipomi et al.]

Células solares elásticas

Como todo equipamento eletrônico, a alimentação é sempre um desafio - mais ainda quando se trata de uma pele, um dispositivo que deve se estender por largas áreas irregulares.

As novas células solares parecem ser a solução ideal: feitas com polímeros orgânicos, elas são não apenas flexíveis, mas também elásticas - elas podem ser esticadas até 30% além das suas dimensões originais sem perder a capacidade de geração de energia.

As células solares elásticas possuem uma microestrutura ondulada que, quando esticadas, se estendem como um acordeom.

Um eletrodo de metal líquido se ajusta à superfície ondulada do dispositivo de conformidade com os seus dois estados, relaxado e esticado.

A própria célula solar funciona como um sensor de luminosidade, capaz de detectar variações de intensidade na luz dificilmente captáveis pelo olho humano.

Robôs médicos

A professora Bao afirma que vê sua super pele como algo bem superior a uma simples imitação da pele humana - ela poderá permitir que os robôs e os próprios humanos executem funções muito além daquilo que a pele humana pode oferecer.

"Você pode imaginar uma mão robótica que pode ser usada para tocar um líquido e detectar certos marcadores ou uma determinada proteína que está associada a alguma doença. E o robô será efetivamente capaz de dizer, 'Oh, essa pessoa tem essa doença," diz a cientista. "Ou o robô poderia tocar o suor de alguém e ser capaz de dizer: 'Ah, essa pessoa está bêbada'."

Bibliografia:

Stretchable Organic Solar Cells
Darren J. Lipomi, Benjamin C.-K. Tee, Michael Vosgueritchian, Zhenan Bao
Advanced Materials
April 2011
Vol.: 23, Issue 14
DOI: 10.1002/adma.201004426