Depois de algumas décadas de desenvolvimento de eletrônicos em um ritmo estonteante - de computadores pessoais e telefones celulares a dispositivos portáteis, smartphones e tablets - há sinais de que os avanços tecnológicos estão parando. Por exemplo, o seu novo iPhone não é muito diferente do anterior. E os laptops praticamente todos parecem - e funcionam igualmente.
Engenheiros precisam de novas inspirações para inovações. Uma fonte, acredite ou não, é arte antiga. Meu trabalho, por exemplo, é inspirado no kirigami, um primo menos conhecido da arte dobrável do origami. Você pode até ter feito kirigami quando criança, dobrando e cortando para fazer flocos de neve de papel. Materiais inspirados por essas artes podem ser usados para melhorar roupas inteligentes, construir smartphones dobráveis e tornar as próteses mais leves.
Papel de corte
A palavra kirigami é o nome em inglês da arte do corte de papel. Arqueólogos dizem que o kirigami pode ser rastreado antes do século 17 no Japão. Ainda é uma arte popular popular nos países asiáticos, onde as pessoas fazem kirigami para celebrar o ano novo lunar, recém-nascidos, casamentos e outros eventos significativos.
Normalmente, o kirigami começa com uma base de papel dobrada, que é cortada, desdobrada e achatada para fazer a peça de arte final. Os intrincados padrões criam belas obras de arte baseadas em princípios de matemática e design que podem mudar os comportamentos mecânicos do material que está sendo cortado. Por exemplo, um padrão específico pode tornar o papel mais forte ou mais elástico.
Este ofício infantil é um exemplo da antiga arte do kirigami. (IlexSythe) Uma ideia de engenharia
Assim como os praticantes de kirigami cortam e dobram o papel, os engenheiros podem cortar e dobrar materiais que, por sua vez, podem ser incorporados em dispositivos eletrônicos.
Inovações recentes em eletrônica com eficiência energética criaram dispositivos eletrônicos portáteis, papel de tinta eletrônica de alto desempenho, pele eletrônica artificial e tecidos inteligentes. Mas muitas dessas criações dependem, pelo menos em parte, de placas de circuito impresso tradicionalmente, que são normalmente feitas de silício e metais. Eles são duros e frágeis - não uma boa combinação para o corpo humano. As pessoas precisam de roupas, papel e itens que possam lidar com curvas e curvas.
A comunidade de pesquisa, bem como empresas de tecnologia e vestuário, está ansiosa para tornar os dispositivos eletrônicos tão flexíveis e dobráveis quanto possível. O truque é garantir que a flexibilidade desses dispositivos não limite sua capacidade de lidar com eletricidade.
Voltando-se para eletrônica
Recentemente, meu grupo de pesquisa na Universidade de Buffalo fabricou um novo dispositivo eletrônico elástico inspirado em kirigami. Feito de polímeros e nanofios auto-montados, o dispositivo tem um centímetro de largura. Por conta própria, poderia esticar um pouco - para apenas 1, 06 centímetros. Mas quando cortado com lasers em um padrão inspirado no kirigami, o mesmo dispositivo pode se estender por até 20 centímetros, 2 mil por cento maior que sua forma não esticada. A elasticidade inata do material ajuda, mas o padrão e a orientação dos cortes é o principal fator de como o dispositivo se deforma.
Além disso, o corte tornou o dispositivo 3.000 vezes mais condutor de eletricidade, o que significa que a eletrônica pode funcionar mais rápido ou levar menos tempo para carregar.
O dispositivo antes do alongamento (Doug Levere / University at Buffalo) Existem muitos outros pesquisadores de eletrônica inspirados no kirigami. À medida que nossos grupos e outros aperfeiçoam esses tipos de materiais, eles podem ser incorporados à pele eletrônica - semelhante a tatuagens temporárias - para melhorar a sensação de próteses e robôs. Os hospitais também podem usar adesivos de e-skin para monitorar sem fio os sinais vitais dos pacientes, substituindo os fios irritantes que podem ficar emaranhados ou impedir que as pessoas durmam enquanto descansam na cama.
A eletrônica esticável também é fundamental para os planos da Samsung de lançar um smartphone flexível. E poderiam ser centrais para roupas inteligentes, uma indústria que os analistas projetam poderia valer US $ 4 bilhões até 2024. Graças a inovações artísticas há centenas de anos, roupas e ataduras podem um dia ajudar atletas a maximizar o desempenho, monitorar a saúde de pessoas com doenças crônicas e dar aos soldados e trabalhadores de emergência informações importantes sobre eles mesmos e sobre os que estão sob seus cuidados.
Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation.
Shenqiang Ren, Professor de Engenharia Mecânica, Universidade de Buffalo, Universidade Estadual de Nova York
