Tecnología de metamateriales revolucionará los dispositivos portátiles de nueva generación

Los sensores táctiles se utilizan ampliamente en robótica, prótesis, dispositivos portátiles y monitorización sanitaria, convirtiendo estímulos externos como la presión y la fuerza en señales eléctricas. Los científicos han trabajado para mejorar su alcance y sensibilidad de detección, pero los metamateriales mecánicos auxéticos existentes enfrentan desafíos de fabricación e integración. Ahora, una innovadora tecnología de metamateriales aborda estas limitaciones, allanando el camino para la próxima generación de dispositivos portátiles y sistemas de monitoreo de la salud.

Un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Seúl (SeoulTech, Seúl, Korea del Sur) ha desarrollado una plataforma de detección táctil basada en metamateriales auxéticos impresos en 3D. Construida sobre una red cúbica con huecos esféricos, la plataforma se fabricó mediante impresión 3D con procesamiento digital de luz. El diseño aprovecha metamateriales mecánicos auxéticos con un coeficiente de Poisson negativo, lo que permite una contracción hacia adentro y una concentración localizada de la deformación al ser comprimida.

Los sensores fueron evaluados en modos tanto capacitivos como piezoresistivos. En el modo capacitivo, la presión alteró el espaciado de los electrodos y la distribución dieléctrica, mientras que en el modo piezorresistivo, una red de nanotubos de carbono modificó la resistencia bajo carga. Los hallazgos, publicados en Advanced Functional Materials, destacaron que este enfoque mejoró la sensibilidad, aumentó la estabilidad del rendimiento en espacios reducidos y minimizó la interferencia entre las unidades de detección.

El equipo demostró dos aplicaciones de prueba de concepto: una matriz táctil para el mapeo espacial de la presión y un sistema de plantilla portátil para el monitoreo del patrón de la marcha y la detección de la pronación. La plataforma también es adecuada para manos robóticas que requieren precisión y sistemas portátiles de monitorización de la salud. De cara al futuro, los sensores con estructura auxética podrían ser compatibles con dispositivos de rehabilitación, interfaces humano-robot y medicina personalizada mediante sistemas de monitorización a medida.

“La plataforma de sensores propuesta puede integrarse en plantillas inteligentes para la monitorización de la marcha y el análisis de la pronación, en manos robóticas para la manipulación precisa de objetos y en sistemas portátiles de monitoreo de la salud que requieren una detección cómoda sin interrumpir la vida diaria”, afirmó el Dr. Soonjae Pyo, profesor asociado de SeoulTech.

“Es importante destacar que la estructura auxética conserva su sensibilidad y estabilidad incluso al estar confinada dentro de carcasas rígidas, como las capas de plantillas, donde las redes porosas convencionales suelen perder rendimiento. Su escalabilidad y compatibilidad con diversos modos de transducción también la hacen adecuada para superficies de mapeo de presión, dispositivos de rehabilitación e interfaces de interacción humano-robot que requieren alta sensibilidad y robustez mecánica”.

Enlaces relacionados:
SeoulTech