Sensor de proximidad flexible hace que las superficies sean inteligentes

Con su forma elástica, el sensor de proximidad se puede colocar de manera flexible en superficies grandes. (Fuente: Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez)

El Fraunhofer IPA ha desarrollado un sensor de proximidad basado en silicona y nanotubos de carbono (CNT), que detecta objetos y determina su posición. Con los materiales utilizados y el proceso de impresión, el sensor es sumamente flexible, económico y apto para superficies grandes. Socios de la industria y la investigación pueden comenzar a usar y desarrollar esta innovación de inmediato.

A simple vista, el sensor de proximidad no parece especialmente espectacular: una capa delgada y elástica de silicona, sobre la cual están impresas áreas cuadradas negras. Lo que parece pintura, en realidad son innumerables nanotubos de carbono microscópicos, que pueden localizar personas u objetos. »El sensor de proximidad detecta todo lo que conduce electricidad. Cuando un objeto se acerca, el campo eléctrico cambia«, explica el científico del IPA Florian Bodny. Sin embargo, esto solo se puede ver cuando se conecta a un sistema de análisis electrónico. Cuando se sostiene una mano o un objeto metálico sobre él, la luz se enciende. Además de detectar el objeto, también se determina su posición si la superficie está formada por varios elementos sensores.

Alta flexibilidad y bajos costos de fabricación

Para su sensor, los científicos del IPA utilizaron una combinación de silicona y CNT. La estructura se realiza por capas. Sobre una capa de silicona, se aplica una capa de mezcla de silicona y CNT. Ambos materiales son elásticos, flexibles y muy estables en el entorno. Esto permite que el sensor también se pueda colocar en superficies grandes. Como método de fabricación, los expertos eligieron la serigrafía. Bodny confirma que el método es rápido y no requiere preparaciones complicadas. Además, es posible imprimir en superficies grandes y producir los sensores en grandes cantidades. »El sensor es fácil de instalar, extremadamente versátil y de bajo costo en materiales«, afirma Bodny.

En una serie de experimentos, los expertos del IPA analizaron qué parámetros son decisivos para la precisión de la detección. Descubrieron que la concentración del material activo tiene la mayor influencia. En segundo lugar está el grosor de la capa, seguido por la superficie del sensor. »Para detectar un objeto a una distancia de 8 milímetros, por ejemplo, se necesitan tres capas de impresión, una concentración del 1,5% en peso y una superficie de 36 cm²«, explica Bodny.

Buscando socios para su implementación

El sensor de proximidad tiene muchas aplicaciones potenciales. Se puede imaginar como piel artificial en robots. »Los robots de servicio, por ejemplo, pueden extender la mano cuando detectan a una persona«, explica Bodny. También hay muchas posibilidades en el ámbito de la »Casa inteligente«, como para lámparas o puertas que se abren o cierran cuando una persona se acerca. Gracias a su elasticidad, el sensor también es adecuado para la prevención de accidentes, por ejemplo, en ropa de trabajo y protección. Los científicos también están considerando usarlo en tecnología médica para exoesqueletos. »El sensor ya está disponible. Todavía buscamos socios de la industria y la investigación que quieran probarlo y desarrollarlo«, indica Bodny.

El sensor de proximidad es un ejemplo de electrónica impresa. Las aplicaciones en este campo generalmente se utilizan para hacer que las superficies sean inteligentes. En la era de la Industria 4.0, donde los objetos están equipados con inteligencia y se comunican como sistemas ciberfísicos, estos sensores son cada vez más importantes. Las superficies con sensores de proximidad actúan como interfaces hombre-máquina (Human-Machine-Interface).