Uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor Hanjun Ryu, da Universidade Chung-Ang, na Coreia do Sul, introduziu novas estratégias de fabricação para superar as limitações dos sensores táteis piezoelétricos e triboelétricos. Este artigo foi publicado no Quantity 7 do Jornal Internacional de Fabricação Extrema. “Nosso estudo explica os materiais e estratégias de fabricação de dispositivos para sensores táteis usando efeitos piezoelétricos e triboelétricos, bem como os tipos de reconhecimento sensorial”, disse o Prof.
Sensores táteis piezoelétricos e triboelétricos são projetados para converter estímulos mecânicos em sinais elétricos – tornando-os componentes críticos em sistemas inteligentes. Os sensores piezoelétricos aproveitam a geração de tensão por meio de estresse mecânico em materiais não centrossimétricos, como quartzo e fluoreto de polivinilideno (PVDF), enquanto os sensores triboelétricos operam na transferência de carga induzida por contato. Ambos os tipos de sensores oferecem vantagens exclusivas, incluindo funcionalidade com alimentação própria e alta sensibilidade, mas também enfrentam desafios, como fragilidade do materials e limitações ambientais.
A equipe da Universidade Chung-Ang conduziu uma revisão abrangente das estratégias de fabricação de sensores táteis piezoelétricos e triboelétricos – com foco em técnicas para aumentar a sensibilidade, flexibilidadee capacidades de autoalimentação. O estudo examinou várias propriedades de materiais, processos de fabricação e projetos de dispositivos para superar desafios, como fragilidade em materiais piezoelétricos e sensibilidade ambiental em sensores triboelétricos. “Essas estratégias visavam permitir o desenvolvimento de sensores de alto desempenho para aplicações em robótica, dispositivos vestíveis e sistemas de saúde”, disse o Prof.
Para sensores piezoelétricos, os pesquisadores destacaram a importância de aumentar a constante piezoelétrica por meio de métodos como dopagem, controle de cristalinidade e integração de materiais compósitos. Avanços notáveis incluem o uso de cerâmicas sem chumbo e misturas de polímeros para criar sensores flexíveis e ecologicamente corretos, adequados para aplicações dinâmicas. A integração da impressão 3D e técnicas de cristalização à base de solvente também melhoraram significativamente a sensibilidade e adaptabilidade desses sensores.
Os sensores triboelétricos foram aprimorados através de técnicas de modificação de superfície, como tratamentos de plasma, microestruturação e otimização de constante dielétrica. Essas estratégias aumentaram a eficiência da transferência de carga e permitiram o desenvolvimento de sensores duráveis e de alto rendimento. Os pesquisadores também demonstraram a eficácia de materiais híbridos e nanoestruturas no aumento do desempenho triboelétrico, mantendo a flexibilidade e a resiliência ambiental.
Curiosamente, este estudo está entre os primeiros a fornecer uma visão holística das estratégias de fabricação de sensores táteis piezoelétricos e triboelétricos – enfatizando seus pontos fortes complementares. As descobertas revelam que uma combinação de engenharia de materiais inovadora e técnicas avançadas de fabricação é essencial para a criação de sensores capazes de detecção multimodal e interação em tempo actual. Esta abordagem interdisciplinar promete expandir o escopo de aplicação de sensores táteis em todas as indústrias.
O estudo também destaca o potencial de integração da inteligência synthetic com sensores táteis para processamento avançado de dados e detecção de múltiplos estímulos. A análise de entradas táteis orientada por IA, como reconhecimento de textura e pressão, pode melhorar significativamente a precisão e a funcionalidade desses dispositivos. Essas integrações abrem caminho para sensores de próxima geração que imitam as capacidades sensoriais humanas e, ao mesmo tempo, alcançam maior eficiência operacional.
“Prevê-se que os sensores multissensoriais baseados em IA farão contribuições inovadoras para tais avanços em vários campos”, disse o Prof. Este estudo prepara o terreno para o desenvolvimento de sistemas inteligentes que se integram perfeitamente às necessidades humanas, desde monitoramento de saúde até interfaces robóticas.