Sensores de movimiento impresos en 3D

Redacción
Viernes, 04 Enero 2019
Sensores de movimiento impresos en 3D - impresoras 3D

Camisetas, jerseys y ropa interior que registran los latidos del corazón, la respiración, la posición del usuario; La tendencia es la ropa inteligente. Pero vienen con un "accesorio": una pila voluminosa que debe recargarse regularmente. Sin embargo, pronto podrían deshacerse de él gracias a un sensor de movimiento que funciona sin fuente de energía externa, desarrollado en los laboratorios Polytechnique Montréal, de Canadá.

Para afrontar este desafío, el equipo de investigación utilizó un material piezoeléctrico, es decir, que tiene la propiedad de producir energía eléctrica cuando se deforma. Durante varios años, el laboratorio de Daniel Therriault, en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Polytechnique Montréal, ha estado trabajando en la adaptación de este tipo de material a los procesos de impresión 3D. Este es el caso del polímero que consiste en nanopartículas cerámicas que se ha utilizado en este avance.

Pero para capturar y pasar la corriente eléctrica creada por el material piezoeléctrico, los electrodos tenían que ser ensamblados en ambos lados. Para reducir el número de pasos de fabricación, los investigadores recurrieron a una pasta compuesta de nanopartículas de plata que tenían las propiedades conductoras necesarias para actuar como un electrodo.

¡Quedaba resaltar los dos componentes de la impresora 3D en una sola pieza, sin mezclar! "Nos inspiramos en los tubos de pasta de dientes", dice Daniel Therriault. Más específicamente, estos tubos que expulsan una pasta cuyas rayas de color no se mezclan. 

Para lograr el mismo efecto, los investigadores primero aplicaron dos guiones de pasta conductora a las paredes internas del depósito de la impresora 3D. Luego llenaron el tanque con la pasta compuesta que contenía el polímero piezoeléctrico. "El gran desafío fue encontrar la viscosidad adecuada para que salgan juntos al mismo tiempo", dice la joven investigadora Sampada Bodkhe, cuyo sensor es la culminación del trabajo de doctorado.

Después de muchas pruebas y errores, obtuvo el resultado deseado: un delgado filamento impreso con dos colores distintos, capaz de enviar una señal eléctrica por sí solo a la menor inflexión. Este avance fue objeto de una solicitud de patente y un artículo en la revista Advanced Engineering Materials, publicado en julio de 2018.

"Esto es algo que podría ser útil a corto y mediano plazo", dijo Daniel Therriault. Para demostrarlo, los investigadores lo imprimieron en una palanca que llevaba un ciclista en una bicicleta estacionaria. Las ondas del voltaje emitido por el sensor siguieron, con algunos detalles, el movimiento de la rodilla, filmado simultáneamente por la cámara.

Para probar la sensibilidad de la tecnología, el equipo también la imprimió en un suéter a la altura del pecho. Las variaciones en la frecuencia y amplitud del voltaje registrado permitieron determinar si la respiración del usuario era corta y superficial o lenta y profunda. Para estos experimentos, los sensores estaban conectados directamente a un sistema de adquisición de datos, pero eventualmente podrían integrarse en un sistema inalámbrico.

El equipo de Daniel Therriault está trabajando actualmente para insertar el sensor en el caucho de la suela de un zapato para contar los pasos de su usuario. Y más allá de la ropa, la comunidad aeroespacial podría beneficiarse del hallazgo a largo plazo. Un avión no tripulado, o incluso un avión, podría detectar, con la ayuda de sensores de luz integrados en su estructura, interrupciones en las condiciones de vuelo o daños a la estructura para evitar accidentes.

* Más información, en el siguiente enlace:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adem.201800206

 

 

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Categoría: Impresoras 3D
Aplicación: Tecnología