Universidade de Coimbra cria material transparente e elástico para nova geração de wearables

A nova tecnologia pode abrir caminho a uma nova geração de dispositivos wearables, ecrãs táteis e tecnologias de recolha de energia mais flexíveis e duráveis.

“Hoje em dia, praticamente todos os ecrãs, painéis solares ou interfaces táteis dependem de materiais transparentes que são frágeis e quebram facilmente quando sujeitos a impacto ou deformação”, explica Mahmoud Tavakoli, líder do estudo e investigador do Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra.

A investigação surgiu da necessidade de desenvolver componentes eletrónicos mais resistentes, flexíveis e sustentáveis. Há vários anos que o laboratório trabalhava com metais líquidos aplicados à eletrónica flexível, aproveitando propriedades como a maleabilidade e a capacidade de deformação sem perda de desempenho. No entanto, para aplicações baseadas em luz (como ecrãs, sensores óticos ou painéis solares) era necessário ultrapassar um obstáculo adicional: tornar estes materiais transparentes.

Inspirámo-nos em estruturas presentes na natureza, em particular nas asas das libélulas, que combinam leveza, transparência e elevada resistência mecânica, recorda Mahmoud Tavakoli.

• O que distingue esta solução? Ao contrário dos materiais transparentes convencionais utilizados atualmente, que tendem a perder desempenho ou partir quando deformados, esta abordagem recorre a metal líquido para manter a condutividade elétrica mesmo sob estiramento.

Conseguimos criar uma estrutura porosa tridimensional inspirada na natureza, capaz de esticar até 1400% sem falhar eletricamente. Além disso, apresenta elevada durabilidade, mantendo desempenho após mais de 100 mil ciclos de deformação.

• Porque é que isto importa: dispositivos eletrónicos atuais continuam, na sua maioria, a ser concebidos para superfícies rígidas. Mas aplicações como roupa inteligente, dispositivos médicos vestíveis ou interfaces adaptadas ao corpo humano exigem materiais capazes de acompanhar movimentos contínuos sem perder funcionalidade.

De acordo com os investigadores, este tipo de eletrónica flexível poderá permitir o desenvolvimento de dispositivos mais confortáveis, adaptáveis e integrados no quotidiano.

Imagine roupa com ecrãs integrados, dispositivos médicos que acompanham os movimentos naturais da pele, ou superfícies interativas macias e deformáveis. A eletrónica deixa de ser rígida e passa a comportar-se mais como um material vivo e adaptável. (…) A longo prazo, acreditamos que a eletrónica poderá tornar-se quase invisível e integrada naturalmente no ambiente e no corpo humano, antecipa o líder do estudo.

• Que tipo de produtos podem vir a utilizar esta tecnologia? Segundo os investigadores, o material tem potencial de aplicação em wearables, têxteis inteligentes, robótica macia, dispositivos biomédicos, interfaces homem-máquina, realidade aumentada, indústria automóvel e até em novos conceitos de smartphones ou ecrãs dobráveis. A equipa identifica ainda oportunidades em sistemas de energia flexíveis e eletrónica integrada em superfícies do quotidiano.

Nesta fase, o trabalho continua centrado na otimização do processo de fabrico, no aumento da transparência ótica e no desenvolvimento de métodos de produção mais escaláveis.

O próximo passo passa por colaborar com parceiros industriais e demonstrar a tecnologia em aplicações concretas e protótipos mais próximos do mercado. Segundo os investigadores, uma das vantagens desta abordagem é que o processo de fabrico é relativamente simples, compatível com produção em larga escala e potencialmente reciclável, fatores que poderão facilitar uma futura transferência tecnológica para aplicações comerciais.