Tecnologia Científica

Cristais líquidos criam sensores fáceis de ler e que mudam de cor
Os cientistas da Escola Pritzker de Engenharia Molecular (PME) da Universidade de Chicago desenvolveram uma maneira de esticar e esticar cristais líquidos para gerar cores diferentes.
Por Emily Ayshford - 10/07/2020


Os cientistas e engenheiros da PME desenvolveram uma maneira de esticar e esticar cristais líquidos para gerar cores diferentes. Isso pode ser aplicado em revestimentos inteligentes, sensores e eletrônicos vestíveis. Crédito: Oleg Lavrentovich, Instituto de Cristal Líquido, Kent State University

Os camaleões são famosos por suas habilidades de mudança de cor. Dependendo da temperatura ou do humor do corpo, o sistema nervoso direciona o tecido da pele que contém nanocristais para expandir ou contrair, mudando a forma como os nanocristais refletem a luz e transformando a pele do réptil em um arco-íris de cores.

Inspirados por isso, os cientistas da Escola Pritzker de Engenharia Molecular (PME) da Universidade de Chicago desenvolveram uma maneira de esticar e esticar cristais líquidos para gerar cores diferentes.

Ao criar uma fina película de polímero preenchida com gotículas de cristal líquido e depois manipulá-la, eles determinaram os fundamentos de um sistema de detecção de mudança de cor que poderia ser usado para revestimentos inteligentes, sensores e até mesmo eletrônicos vestíveis.

"Você pode apenas olhar a cor do seu dispositivo e saber quanta tensão esse material ou dispositivo está sofrendo e tomar as medidas corretivas necessárias", disse Juan de Pablo. "Por exemplo, se uma estrutura está sob muito estresse, você pode ver a cor mudar imediatamente e fechá-la para repará-la. Ou se um paciente ou atleta colocar muita pressão sobre uma parte específica do corpo enquanto se move, eles poderia usar um tecido para medi-lo e tentar corrigi-lo ".


A pesquisa, liderada por Juan de Pablo, professor de engenharia molecular da família Liew, foi publicada nesta sexta-feira, 10, de julho na revista Science Advances .

Alongamento de líquidos usando filmes finos

Os cristais líquidos, que exibem orientações moleculares distintas, já são a base para muitas tecnologias de exibição. Mas De Pablo e sua equipe estavam interessados ​​em cristais líquidos quirais, que têm voltas e mais voltas e uma certa "destreza" assimétrica - como destro ou canhoto - que lhes permite ter comportamentos ópticos mais interessantes.

Esses cristais também podem formar os chamados "cristais da fase azul", que têm propriedades de líquidos e cristais e, em alguns casos, transmitem ou refletem a luz visível melhor do que os próprios cristais líquidos.

Os pesquisadores sabiam que esses cristais poderiam ser potencialmente manipulados para produzir uma ampla gama de efeitos ópticos se esticados ou esticados, mas também sabiam que não é possível esticar ou esticar um líquido diretamente. Em vez disso, eles colocaram minúsculas gotas de cristal líquido em um filme de polímero.

"Dessa forma, poderíamos encapsular os cristais líquidos quirais e deformar de maneira muito específica e altamente controlada", afirmou Pablo. "Isso permite que você entenda as propriedades que eles podem ter e quais comportamentos eles exibem".

Criando sensores de temperatura e deformação

Ao fazer isso, os pesquisadores descobriram muito mais fases diferentes - configurações moleculares dos cristais - do que se sabia antes. Essas fases produzem cores diferentes com base em como são esticadas ou esticadas, ou mesmo quando sofrem mudanças de temperatura.

"Agora, as possibilidades estão realmente abertas à imaginação", disse Pablo. "Imagine usar esses cristais em um tecido que muda de cor com base na sua temperatura ou muda de cor onde você dobra o cotovelo."

Esse sistema também pode ser usado para medir a tensão nas asas do avião, por exemplo, ou para discernir pequenas alterações na temperatura dentro de uma sala ou sistema.

Mudanças na cor são uma excelente maneira de medir algo remotamente, sem a necessidade de qualquer tipo de contato, disse Pablo.

"Você pode apenas olhar a cor do seu dispositivo e saber quanta tensão esse material ou dispositivo está sofrendo e tomar as medidas corretivas necessárias", disse ele. "Por exemplo, se uma estrutura está sob muito estresse, você pode ver a cor mudar imediatamente e fechá-la para repará-la. Ou se um paciente ou atleta colocar muita pressão sobre uma parte específica do corpo enquanto se move, eles poderia usar um tecido para medi-lo e tentar corrigi-lo ".

Embora os pesquisadores tenham manipulado os materiais com tensão e temperatura , também há o potencial de afetá-los com tensão, campos magnéticos e campos acústicos, disse ele, o que pode levar a novos tipos de dispositivos eletrônicos feitos com esses cristais.

"Agora que temos a ciência fundamental para entender como esses materiais se comportam, podemos começar a aplicá-los a diferentes tecnologias", afirmou Pablo.

 

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