Tudo o que você precisa é de um marcador vermelho e um laser para construir um sensor

Talvez sem saber, guardamos um bom número de sensores em nossos bolsos. Só no smartphone há pelo menos o acelerômetro para detectar movimento, o giroscópio para rotação, o sensor de proximidade que detecta a aproximação do nosso ouvido, o sensor de impressão digital para identificação facial. E a lista fica ainda maior se incluirmos outros dispositivos eletrônicos que usamos no dia a dia: de smartwatches a notebooks , sem falar em todos os sensores que temos em casa para automação residencial. Em suma, vivemos cercados por um mundo sensorializado, essencial para a coleta de dados.

Um mercado em crescimento

Espera-se que o mercado de sensores registre um CAGR (taxa composta de crescimento anual) de 7,8% durante o período previsto nos próximos cinco anos , e 50% dos dispositivos conectados à rede serão IoT. A partir disso podemos entender por que um número cada vez maior de pesquisas está se concentrando na engenharia de sensores, para o desenvolvimento de materiais mais baratos e processos mais eficientes. Mas não existe apenas um material para sensores – muito depende do tipo de uso – mesmo que o silício seja certamente o mais usado em eletrônica. Agora, uma descoberta muito importante para sensores vem da Itália, o que pode representar uma pequena, mas grande revolução. E chegamos lá quase por acaso, como nos conta Francesco Greco, professor de bioengenharia no Instituto de BioRobótica da Scuola Superiore Sant'Anna de Pisa . Um aluno meu de doutorado, Alexander Dallinger, da Universidade de Graz, na Áustria, onde eu estava em fase de transição na época, estava fazendo experiências com materiais poliméricos, tentando convertê-los em grafeno usando um laser. Por acaso, ele marcou uma área a ser testada com um marcador vermelho, que, ao passar o feixe de laser sobre ele, produziu um traço preto, típico da formação de grafeno. A partir daí, iniciou-se a investigação científica que levou à descoberta de uma substância química, contida no vermelho, a Eosina Y, que resiste à passagem do laser, a temperaturas em torno de 3 mil graus e permite a formação de um grafeno poroso, não cristalino, “com o qual se podem criar tanto material condutor que permite a leitura de sensores sem processos químicos e sem solventes” a custos muito baixos, pois a tinta é de baixo custo e o processo não requer ambientes controlados ou equipamentos complexos. O laser, de fato, pode ser usado para gravar prêmios ou placas e “em vez de montar circuitos ou sensores que costumam ser pesados, caros e volumosos em objetos, podemos escrevê-los diretamente onde necessário”, explica o professor Greco.

As aplicações

Do ponto de vista da aplicação, circuitos e sensores podem ser criados em muitas superfícies, como vidro, cerâmica, madeira, tecidos, e muitas aplicações tecnológicas podem ser levantadas. No campo da eletrônica imprimível , tintas condutoras (por exemplo feitas de partículas metálicas) são normalmente usadas para criar circuitos e sensores, enquanto “com essa abordagem você pode usar a impressão de uma tinta colorida muito normal e então definir o circuito ou o sensor de grafeno”. Um campo particularmente importante para monitorar localmente a temperatura é o dos chips de computadores e smartphones, que tendem a superaquecer e manter a temperatura correta é essencial para seu funcionamento. “Nossa técnica nos permite criar sensores de temperatura de forma não invasiva no case ou mesmo diretamente na embalagem do chip , sem aumentar o tamanho e o peso.”

Indo mais além, pense no setor automotivo . Nossos carros agora estão conectados e os sensores são muito comuns não apenas para funções eletrônicas, mas também para componentes mecânicos, mas também partes da carroceria ou do compartimento de passageiros onde é "necessário introduzir circuitos, sensores de forma minimamente invasiva, evitando montagem ou fiação para a criação de sensores ambientais", argumenta o professor inventor que patenteou a invenção. Para um uso mais cotidiano , no entanto, seria interessante saber a temperatura da nossa xícara de café para aproveitar o momento perfeito de relaxamento diário. E isso será possível, aparentemente com sensores imprimíveis. Em vez disso, "para aplicações de IoT, ele poderia ser usado em objetos a serem sensorizados, capazes de detectar parâmetros e se comunicar graças ao uso de tecnologias sem fio".

Enquanto isso, a pesquisa continua, pois a intenção é ampliar o escopo de aplicação para desenvolver sensores físicos e químicos de temperatura, deformação, pressão destinados a aplicações industriais ou para dispositivos médicos ou integrá-los em superfícies robóticas, especialmente no campo pioneiro da robótica suave. Para acelerar ainda mais a sustentabilidade, a equipe de pesquisa do Sant'Anna, em Pisa, está explorando outra área: o uso de corantes naturais derivados de plantas ou resíduos alimentares com estruturas químicas semelhantes às da eosina, a partir da qual o grafeno foi desenvolvido. Para reduzir o impacto no meio ambiente.