“Piel inteligente” hecha de materiales reciclables podría transformar la medicina y la robótica
Cómo crear sensores sofisticados en tu cocina con papel aluminio, cinta de aislar, papel de notas, servilletas, esponjas y una computadora de 25 dólares.
Sensor pH capacitivo y desechable. La tinta de plata puede ser reemplazada con papel de aluminio. (Crédito: Joanna M. Nassar et al./Advanced Materials Technologies)
He aquí el reto: por medio de la utilización de materiales de bajo costo disponibles en casa (tales como papel aluminio, lápiz, cinta de aislar, Post-it, servilletas y esponjas), construye sensores sensibles (piel inteligente) para detectar temperatura, humedad, pH, presión, tacto, flujo, movimiento y proximidad (a una distancia de 13 centímetros). Tus sensores deben tener resultados consistentes y confiables y deben tener la capacidad de conectarse a computadoras de bajo costo, tales como dispositivos Arduino y Raspberry Pi.
El objetivo con todo esto es reemplazar procesos de fabricación costosos en la creación de sensores hechos de papel con un arreglo reciclable de 6×6 para percepción simultanea, hecho sólo de recursos caseros de acuerdo con Muhammad Mustafa Hussain, autor de un artículo en la revista Advanced Materials Technologies y profesor en la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST), en Arabia Saudita.
Como crear un sensor de temperatura
Diagrama esquemático de sensores de temperatura utilizando papel de aluminio o tinta de plata (Crédito: Joanna M. Nassar et al./Advanced Materials Technologies)
La creación de un sensor altamente sensible de temperatura requiere sólo de dos cosas: un Post-it y un pedazo de papel de aluminio (tinta de plata será mucho más sensible). Un cambio en la temperatura cambiará al resistencia del aluminio. Para medir ese cambio de resistencia en el aluminio, conecta el sensor a un óhmetro altamente sensible a través de un Arduino Uno (La salida del Arduino podría disparar una alarma, por ejemplo).
Arduino Uno y circuito óhmetro. El sensor reemplaza la “resistencia a medir” en el diagrama esquemático. La resistencia en la parte inferior dependerá del rango de resistencia del sensor. (Crédito: Adafruit and Learning About Electronics)
Dos diseños de un sensor simple de presión
Dos diseños de un sensor de presión utilizando una estructura paralela: (superior) microfibra y esponja, (abajo) estructura más sensible con espacios de aire y esponja. A medida que la presión aplicada aumenta, el grosor dieléctrico disminuye, incrementando así la capacitancia de salida. para medirla, la hoja de aluminio se conecta a un circuito resistor-capacitor (circuito RC), que a su vez está conectado a un dispositivo Arduino o Raspberry Pi para calcular el cambio de presión asociado. (Crédito: Joanna M. Nassar et al./Advanced Materials Technologies)
El proceso simple de fabricación y el bajo costo de los materiales utilizados “hacen que esta plataforma sea la más barata y accesible para cualquiera sin afectar el rendimiento en términos de respuesta y sensibilidad”, dijo Hussain.
“La democratización de la electrónica será clave en el futuro para que su crecimiento sea sostenido… esta es la primera ocasión en que una plataforma única tiene funcionalidad múltiple de manera muy similar y cercana a la piel natural”.
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