Sensores de presión flexibles y avanzados para volantes de auto y otras aplicaciones

La silicona es tan blanda y flexible que se deforma fácilmente bajo la presión de un dedo. Unos investigadores han creado sensores hechos de este material flexible, facilitando así el control de dispositivos. Entre las primeras aplicaciones prácticas, destaca un volante que permite al conductor controlar la música, la luz y la ventilación con el simple toque de un dedo.

Los volantes multifunción son un elemento estándar hoy en día en la mayoría de los automóviles que se fabrican, y ello permite a los conductores manipular fácilmente la velocidad de crucero y la música sin despegar sus manos de él. Sin embargo, los botones son bastante inflexibles y el conductor a menudo solo puede conmutar una función entre “activada” y “apagada”, o solo puede elegir la “próxima” o la “anterior” canción. Ello se debe a que están hechos de materiales rígidos, como plástico duro, metal o cerámica.

En cambio, el equipo de Holger Böse, del Centro de Materiales Inteligentes (CeSMa) en el Instituto Fraunhofer para la Investigación de Silicatos (ISC) de Wurzburgo, Alemania, trabaja en materiales inteligentes con propiedades mecánicas que pueden ser controladas, ya sea eléctrica o magnéticamente.

Estos sensores novedosos inventados en el ISC pueden enviar impulsos eléctricos para controlar dispositivos. Han sido diseñados como un condensador eléctrico, con dos capas de electrodo hechas de silicona conductora por encima y por debajo, y una capa de película aislante en medio. Y su acción se basa en un efecto que modifica su capacitancia eléctrica (la carga eléctrica dividida por el voltaje aplicado).

Si apretamos un condensador con estructura convencional, el efecto de la presión es tan pequeño que apenas puede ser medido, y mucho menos ser utilizado para controlar funciones.

Para que la presión tenga un efecto, los investigadores aplicaron capas adicionales de silicona en la película. Así, por ejemplo, dos películas más presionan desde arriba y desde abajo para ejercer una presión adicional sobre la película de en medio. Las dos películas no son lisas, sino que tienen un patrón especial que los investigadores añadieron. A través de su diseño especial de condensador, estos científicos pudieron utilizar una propiedad física de la silicona que hasta ahora solo ha sido observada cuando se estira una película de este material recubierta con capas de electrodos, y que consiste en que su geometría cambia; la superficie se hace más grande y la capa de silicona se hace más delgada. El resultado es que la capacitancia eléctrica se incrementa.

Cómo actúa la fuerza de compresión depende mucho de cómo se aplica el patrón a la película y cómo son colocados los electrodos. La capacitancia eléctrica del sensor es diferente en cada caso. Los investigadores pueden valerse de estas diferencias para adaptar el diseño de los sensores de forma individual a distintas geometrías y sensibilidades.

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