Los físicos han creado el sensor de tensión más sensible jamás creado, capaz de detectar el toque de una pluma.
El sensor, desarrollado por el Grupo de Física de Materiales de la Universidad de Sussex, puede estirar hasta 80 veces más tensión que los medidores de tensión actualmente en el mercado y muestra cambios de resistencia 100 veces más altos que los materiales más sensibles en el desarrollo de la investigación.
El equipo de investigación cree que los sensores podrían aportar nuevos niveles de sensibilidad a la tecnología portátil que mide los signos vitales de los pacientes y a los sistemas que controlan la integridad estructural de los edificios y puentes.
Marcus O'Mara, de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sussex, dijo: "" La próxima ola de tecnología de detección de tensión utiliza materiales elásticos como el caucho imbuido con materiales conductores como el grafeno o las nanopartículas de plata, y tieneestado en desarrollo por más de una década ahora.
"Creemos que estos sensores son un gran paso adelante. En comparación con los sensores de deformación lineales y no lineales a los que se hace referencia en la literatura científica, nuestros sensores exhiben el mayor cambio absoluto en resistencia jamás reportado".
Alan Dalton, profesor de Física Experimental en la Universidad de Sussex, dijo: "Esta tecnología prometedora puede resultar especialmente útil en campos establecidos como el cuidado de la salud, el monitoreo del rendimiento deportivo y los campos de rápido crecimiento, como la robótica suave".
"Nuestra investigación ha desarrollado dispositivos de monitoreo de salud económicos y escalables que se pueden calibrar para medir todo, desde el movimiento de las articulaciones humanas hasta el monitoreo de los signos vitales. Se podrían usar múltiples dispositivos en todo el cuerpo de un paciente, conectarse de forma inalámbrica y comunicarse entre sí para proporcionar una vida,diagnóstico de salud móvil a una fracción del costo actual "
El nuevo artículo, publicado en la revista Materiales funcionales avanzados , detalla el proceso para incorporar grandes cantidades de nanoesferas de grafeno en una matriz PDMS de una manera estructurada y controlable que da como resultado excelentes propiedades electromecánicas.
Los autores dicen que el método tiene el potencial de extenderse a una amplia gama de materiales en capas bidimensionales y matrices de polímeros. Los sensores ofrecen una conductividad muy mejorada en todos los niveles de carga medidos sin un umbral de percolación aparente.
Los dispositivos de calibre comerciales sufren una sensibilidad y un rango de deformación relativamente bajos, con factores de calibre que varían de 2 a 5 y deformaciones máximas de 5% de deformación o menos, lo que resulta en un aumento de la resistencia de menos del 25% y evita la detección de alta deformación requerida paramonitoreo de movimiento corporal.
Los nuevos sensores pueden detectar deformaciones de menos del 0.1%, debido a su factor de calibre más alto de ~ 20, y hasta 80% de deformación, donde la respuesta exponencial lleva a que la resistencia cambie en un factor de más de un millón.
Esto permite la detección de alta tensión y baja tensión para el monitoreo del pulso y la medición de alta tensión del movimiento del pecho y la flexión de las articulaciones como resultado del cambio de resistencia récord.
El Dr. Sean Ogilvie, investigador asociado en Física de Materiales de la Universidad de Sussex, dijo: "Los sensores de deformación comerciales, generalmente basados en medidores de láminas de metal, favorecen la precisión y confiabilidad sobre la sensibilidad y el rango de deformación. Los nanocompuestos son candidatos atractivos para sensores de deformación de próxima generacióndebido a su elasticidad, pero la adopción generalizada por parte de la industria se ha visto obstaculizada por efectos no lineales como la histéresis y la fluencia debido a la naturaleza líquida de los polímeros a nanoescala que hace que las lecturas de deformación precisas y repetibles sean un desafío continuo.
"Nuestros sensores se asientan en un patrón repetido y predecible, lo que significa que aún podemos extraer una lectura precisa de la tensión a pesar de estos efectos".
El trabajo fue posible con el apoyo de la empresa estadounidense de caucho Alliance.
Jason Risner, vicepresidente de ventas y marketing de Alliance, dijo: "Alliance tiene una larga historia de innovación y es vital para nosotros desempeñar un papel activo en la tecnología de caucho de vanguardia que utiliza un nanomaterial disruptivo como el grafeno. Es críticoque nos asociamos con líderes científicos como el profesor Alan Dalton de la Universidad de Sussex.
"Estamos encantados de ver los productos que podrían salir de nuestra asociación. El grafeno es un material sorprendente que puede revolucionar nuestras vidas. Nuestra empresa se enorgullece de estar a la vanguardia de algo tan nuevo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Sussex . Original escrito por Neil Vowles. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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