Quando a sua fina película de polímero é integrada na luva de um operador de uma linha de montagem ou colocada num ecrã, atua como um mediador interativo, sinalizando ao sistema informático o que o operador humano deseja, ao mesmo tempo que fornece ao utilizador feedback tátil sob a forma de impulsos, vibrações ou toques, ou feedback audível sob a forma de sinais acústicos.

Seja utilizando um comando, teclado ou rato, quando queremos comunicar com um computador, normalmente pressionamos botões ou teclas. Isto restringe a nossa comunicação em ambientes virtuais e tende a tornar a interação menos natural do que a comunicação direta entre duas pessoas. Ao interagir com computadores, concentramo-nos em encontrar o botão ou tecla correta no nosso dispositivo de entrada. Os computadores geralmente não conseguem compreender os nossos gestos ou movimentos dos dedos, a menos que sejam adicionados sensores especiais, câmaras ou outras tecnologias de rastreio de movimento.

Mas a nova tecnologia desenvolvida por Stefan Seelecke e a sua equipa não requer qualquer ferramenta, sensor ou câmara adicional: utiliza apenas uma simples película de polímero que confere ao computador um novo órgão sensorial. A película atua essencialmente como um meio para a interação e comunicação espontânea entre um utilizador humano e uma máquina. Os filmes que utilizamos têm apenas cerca de 50 mícrons de espessura (1 mícron = 1 milésimo de milímetro), o que os torna muito finos e leves. Os filmes estão prontos a usar e não requerem qualquer tecnologia adicional para serem transformados em sensores e/ou atuadores flexíveis e elasticamente deformáveis: são, na verdade, uma espécie de micromotor”, explica Stefan Seelecke, professor de Sistemas de Materiais Inteligentes na Universidade do Sarre, que, juntamente com a sua equipa de investigação, estuda estes filmes de polímero inteligentes no ZeMA (Centro de Tecnologia de Mecatrónica e Automação) em Saarbrücken. Na prática, isto significa que, se o filme for aplicado a uma superfície têxtil ou a outro objeto, pode começar a fornecer informações a um computador. Fornece feedback ao utilizador sob a forma de sinais táteis (pulsos, vibrações ou movimentos de pressão) ou sinais acústicos (sons).

A gama de potenciais aplicações para estes tecidos ou superfícies inteligentes é imensa. industrial com o filme, e a A luva consegue agora informar o sistema informático de como o operador move a mão e os dedos. Num ambiente virtual da Indústria 4.0, a luva inteligente poderia utilizar o reconhecimento de gestos para ajudar o utilizador a selecionar um componente para instalação ou facilitar medições de força de preensão para auxiliar o operador no aperto de parafusos. para perceber que a combinação de luvas e tecidos inteligentes com um headset de realidade virtual permitiria uma interação muito mais intuitiva e realista em jogos e ambientes de trabalho virtuais do que com um comando de videojogo.

Outra aplicação promissora é a incorporação do filme em roupas usadas por crianças em unidades de isolamento hospitalar para que estas possam experimentar o contacto físico com os seus pais. "Multi-Immerse" do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), desenvolvido pelo Centro de Neurotecnologias Digitais do Sarre (CDNS). A equipa Seelecke está a colaborar no projecto com um grupo de investigação liderado pela Professora Martina Lehser (htwsaar/ZeMA), pelo Professor Daniel Strauss e pelo Professor Michael Zemlin (Escola de Medicina de Homburg/Saar). virtual seguro. O nosso objetivo é criar um ambiente realista e emocionalmente envolvente, onde a criança e os seus pais possam interagir virtualmente utilizando a visão, a audição e, sobretudo, o tato", explica Martina Lehser.

“Do ponto de vista da engenharia, o filme é um elastómero dielétrico que nos permite combinar funções de sensor, atuador e acústica”, explica Paul Motzki, professor interinstitucional de sistemas de materiais inteligentes para produção inovadora na Universidade do Sarre e no ZeMA, onde dirige a área de investigação “Sistemas de Materiais Inteligentes”. “O filme de polímero de silicone é impresso em ambos os lados com um material condutor de eletricidade que responde a alterações nos campos elétricos e tem um consumo de energia extremamente baixo. Se for aplicada uma voltagem ao filme, as forças de atração eletrostática resultantes fazem com que este se comprima. Quando comprimido, o filme expande-se lateralmente e aumenta a sua área superficial, o que, por sua vez, altera a sua capacitância elétrica”, explica Motzki. “Podemos atribuir um valor preciso de capacitância elétrica a qualquer posição específica no filme.” Isto confere ao filme propriedades de sensor sem a necessidade de tecnologia adicional. À medida que a mão e os dedos se movem dentro da luva, o filme deforma-se, estica-se, alonga-se ou comprime-se, gerando uma grande sequência de valores de medição individuais. “Desenvolvemos algoritmos inteligentes que nos permitem quantificar estas sequências de movimento e processá-las num computador”, explica Sebastian Gratz-Kelly, que atualmente estuda têxteis inteligentes no âmbito do seu projeto de doutoramento.

Os algoritmos também permitem que a equipa de investigação controle com precisão o movimento da película de silicone. “Os movimentos que podemos criar variam desde vibrações de alta frequência até movimentos pulsantes ou de flexão lentos, e também podemos manter a película numa posição fixa específica”. “Podemos controlar o tipo e a frequência das vibrações com grande precisão”, explica Sophie Nalbach. Isto permite que a equipa controle a película para que se deforme e pressione o dedo do utilizador. A flexão rápida da película sob a ponta do dedo do utilizador pode criar a sensação de um pequeno botão deslizante a ser levantado ou uma ligeira sensação de pressão, como quando alguém aciona um interruptor real. A película também pode gerar tons acústicos únicos ou até mesmo múltiplos tons se várias frequências de vibração se sobrepuserem.