Sensor de tensión estirable utilizado para crear nuevos dispositivos de presión arterial portátiles

La tensión es una medida de cuánto se deforma un material de su longitud original. Por ejemplo, si estira una banda elástica al doble de su longitud original, su tensión será del 100 %. Medir la tensión es útil en muchas aplicaciones, como dispositivos que miden la presión arterial. Sin embargo, los sensores de tensión que son sensibles (capaces de detectar pequeñas deformaciones) no se pueden estirar mucho, mientras que los sensores que se pueden estirar a mayores longitudes no suelen ser muy sensibles. Ahora, los investigadores han desarrollado un sensor de tensión estirable que tiene una combinación sin precedentes de sensibilidad y rango, lo que le permite detectar incluso cambios menores en la tensión con un mayor rango de movimiento que las tecnologías anteriores. Los investigadores demostraron la utilidad del sensor mediante la creación de nuevos dispositivos de control de la salud y de interfaz hombre-máquina.

El nuevo sensor desarrollado por investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (Raleigh, NC, EUA) consiste en una red de nanocables de plata incrustada en un polímero elástico. El polímero presenta un patrón de cortes paralelos de profundidad uniforme, alternando desde cualquier lado del material: un corte desde la izquierda, seguido por uno desde la derecha, seguido por uno desde la izquierda, y así sucesivamente. El sensor mide la tensión midiendo los cambios en la resistencia eléctrica. A medida que el material se estira, la resistencia aumenta. Los cortes en la superficie del sensor son perpendiculares a la dirección en que se estira. Esto hace dos cosas. Primero, los cortes permiten que el sensor se deforme significativamente. Debido a que los cortes en la superficie se abren, creando un patrón en zigzag, el material puede soportar una deformación sustancial sin llegar al punto de ruptura. Segundo, cuando los cortes se abren, esto obliga a la señal eléctrica a viajar más, viajando hacia arriba y hacia abajo en el zigzag.

Imagen: Los investigadores demuestran nuevos sensores de tensión en el monitoreo de la salud, la tecnología de interfaz de la máquina (Fotografía cortesía de Shuang Wu)

"El nuevo sensor que hemos desarrollado es sensible y capaz de resistir una deformación significativa", dijo Yong Zhu, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor distinguido Andrew A. Adams de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Una característica adicional es que el sensor es muy robusto incluso cuando se somete a una tensión excesiva, lo que significa que es poco probable que se rompa cuando la tensión aplicada supera accidentalmente el rango de detección”.

“Para demostrar la sensibilidad de los nuevos sensores, los usamos para crear nuevos dispositivos de presión arterial portátiles”, agregó Zhu. "Y para demostrar hasta qué punto se pueden deformar los sensores, creamos un dispositivo portátil para monitorear el movimiento en la espalda de una persona, que tiene utilidad para la fisioterapia".

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Universidad Estatal de Carolina del Norte