Uma equipa de investigadores da Universidade de Coimbra desenvolveu uma nova tecnologia que poderá permitir a criação de ecrãs flexíveis e elásticos, capazes de resistir a impactos, a deformações e até perfurações sem perder condutividade. A investigação é liderada por Mahmoud Tavakoli, do Instituto de Sistemas e Robótica da Universidade de Coimbra, e foi publicada na revista científica npj Flexible Electronics, do grupo Nature.
Mahmoud Tavakoli explica que o grupo de pesquisa está a trabalhar na área dos circuitos elásticos, que são “circuitos que conseguimos esticar e não perdem a função, não perdem a condutividade”. Segundo o investigador, o principal desafio era criar um circuito que fosse não apenas elástico, mas também transparente — uma característica essencial para dispositivos optoelectrónicos, como ecrãs de telemóveis, televisões ou painéis solares.
Actualmente, estes dispositivos utilizam uma camada extremamente fina de óxido de índio-estanho, um material transparente e condutor aplicado sobre vidro. O problema, esclare Tavakoli, é a fragilidade dessa solução. “Esta camada quebra facilmente”, diz, causando a “experiência dolorosa” de ter um telemóvel partido depois de cair ao chão.
A equipa procurou, então, desenvolver uma alternativa capaz de manter transparência e condutividade em materiais poliméricos flexíveis e elásticos. A solução encontrada passou pela utilização de metal líquido, um material que permanece neste estado físico à temperatura ambiente e que, por isso, consegue suportar deformações sem perder as suas propriedades eléctricas.
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Segundo o investigador, outras abordagens já tentavam resolver o mesmo problema através do uso de tecnologias como os nanofios de prata, mas apresentavam limitações de custo e durabilidade. Este tipo de material, afirma Mahmoud Tavakoli, “depois de esticar dez vezes, vinte vezes” perde a elasticidade. No caso do novo material desenvolvido em Coimbra, os investigadores realizaram “100 mil ensaios mecânicos” e o condutor “consegue manter a propriedade inicial”.
O estudo descreve um material condutor transparente ultra-resistente baseado numa arquitectura nanométrica tridimensional preenchida com metal líquido. De acordo com os investigadores, o material consegue suportar deformações até 1400% do comprimento original.
As aplicações previstas passam por três áreas principais. A primeira são os dispositivos wearable e os ecrãs flexíveis, que poderão ser incorporados em roupas ou aplicados directamente sobre o corpo humano. Tavakoli dá como exemplo um visor integrado numa roupa utilizada por ciclistas, que contribui para a segurança do utilizador ao sinalizar o seu trajecto a outros motoristas.
A segunda área envolve painéis solares elásticos. “Neste momento, estes painéis solares ou são rígidos ou são flexíveis como papel”, podendo ser “dobrados, mas não esticados”. Com a nova tecnologia, diz o investigador, será possível desenvolver filmes fotovoltaicos capazes de acompanhar os movimentos do corpo e alimentar dispositivos sem necessidade de baterias rígidas.
A terceira aplicação está relacionada com sensores tácteis mais avançados. Segundo Tavakoli, os ecrãs actuais conseguem detectar apenas a posição do toque, mas não a pressão exercida pelo utilizador. Com a nova tecnologia, os investigadores pretendem desenvolver “sensores de pressão”, o que o líder do grupo afirma ter “aplicações nas interfaces homem-máquina” e em videojogos.
Apesar dos resultados, o investigador sublinha que a tecnologia continua numa fase experimental. “Isto é apenas uma demonstração inicial”, afirma, acrescentando ainda que, agora, o principal desafio passa por transformar o método laboratorial num processo industrial escalável, capaz de produzir milhões de unidades.
A investigação, conta Mahmoud Tavakoli, começou há cerca de 14 anos e recebeu financiamento da parceria Carnegie Mellon Portugal, do Conselho Europeu de Investigação e da Fundação para a Ciência e a Tecnologia, através do laboratório ARISE.
Texto editado por Claudia Carvalho Silva
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