Pesquisadoras(es) destacam a utilização de polímeros e nanotubos de carbono em sensores de pressão

Sensores de pressão são instrumentos utilizados para medir a força real aplicada a uma área sensível. Diferentes lógicas de funcionamento determinam a maneira como os componentes irão converter a informação em um sinal de saída. Os sensores piezoresistivos, por exemplo, são capazes de aferir deslocamento, força, torque, aceleração, vazão, pressão e temperatura com base na alteração da resistência elétrica de um material, quando deformado. Para tanto, utilizam elementos com alta sensibilidade, como o silício.

No estudo Anisotropic piezoresistive response of 3D-printed pressure sensor based on ABS/MWCNT nanocomposite, discute-se a utilização de nanocompósitos poliméricos baseados em nanotubos de carbono (CNTs, tradução do inglês carbon nanotubes) na fabricação de sensores piezoresistivos. Isso porque a elasticidade dos polímeros e as propriedades elétricas dos CNTs revelam-se adequadas. “Os polímeros e os nanotubos de carbono atuam sinergicamente, ou seja, a plasticidade dos polímeros promove uma deformação elástica nos canais de condução, em que ficam os nanomateriais – que, ao serem deformados, mudam a sua resistência elétrica”, explica o professor associado do Instituto de Tecnologia (Itec/UFPA) e coordenador do Laboratório de Nanoestruturação 3D, Marcos Allan Leite dos Reis.

O trabalho foi publicado na Revista Scientific Reports e está disponível em acesso aberto. Luciano José Barbosa Quaresma, egresso do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Federal do Pará (PPGCEM/UFPA), é o autor principal do trabalho. Entre as(os) coautoras(es), além do professor Marcos Reis, destacam-se, as também egressas do programa, Dhonata Sebastião Caldas Oliveira e Kelly Costa Alves, bem como a mestranda do PPGCEM/UFPA Rosielem S. Dias.

Procedimentos – A equipe desenvolveu um sensor piezoresistivo de polipolímero nanoestruturado de baixo custo por manufatura aditiva, isto é, por meio da adição de material camada por camada, com base em um modelo digital. As principais etapas de trabalho envolveram a preparação do material, ou seja, a construção de um filamento ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno); a impressão 3D dos sensores ABS e a sua caracterização elétrica e morfológica. 

Os resultados mostram que o material é promissor para a fabricação de sensores de pressão, com potenciais aplicações em sistemas robóticos de retorno tátil. “Isso só foi obtido quando nosso grupo de pesquisa conseguiu fundir dois campos emergentes na atualidade, a impressão 3D e a nanotecnologia, criando a Manufatura Aditiva Nanoestruturada”, comentou Marcos Reis. 

Ainda segundo o professor da UFPA, o impacto do estudo vai além da fabricação de chave piezoresistiva, pois abre caminho para o desenvolvimento de peças que sentem o ambiente, isto é, peças hápticas. Novas pesquisas já estão em andamento no PPGCEM/UFPA. “Em breve, lançaremos uma série de trabalhos em que a própria peça impressa em 3D vai sentir pressão, temperatura, estresse mecânico etc., e gerar feedbacks para sistemas robóticos autônomos”, disse.

Financiamento – O estudo recebeu recursos do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), da Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), do Instituto Tecnológico Vale – Mineração e do Programa de Ações Afirmativas da Pós-Graduação (PAF-PG/Propesp/CNPq).

A revista – Scientific Reports é um periódico indexado, de acesso aberto e faz parte do portfólio da Nature. A revista publica pesquisas originais de todas as áreas das Ciências Naturais, Psicologia, Medicina e Engenharia. Seus valores editoriais apontam para o poder transformador da ciência e o seu potencial para impulsionar mudanças positivas no mundo, além da superação das desigualdades por meio da promoção da cultura de diversidade e inclusão.

TEXTO: Thays Braga - Assessoria de Comunicação Institucional da UFPA

Data de publicação: 09/12/2024

Matéria originalmente publicada no Portal de Notícias UFPA: Acesse aqui