Os pesquisadores “o integraram em um par de leggings atléticas”, de acordo com a universidade. “Simplesmente olhando para o smartphone, os testadores foram capazes de ver quando estavam atingindo o limite e se deveriam fazer uma pausa.”
Esta não é a primeira vez que um fio sensor capacitivo foi construído, mas este “fio é consideravelmente mais sensível a movimentos mínimos. Esticá-lo ainda que um pouco produz flutuações distintamente mensuráveis no sensor's carga', disse o pesquisador Tyler Cuthbert.
Muito trabalho experimental e teórico foi feito para encontrar uma estrutura que alcançasse essa característica, que produzisse um fio onde um eletrodo é um elastômero condutor relativamente gordo (mais à esquerda), em torno do qual um fino fio de cobre isolado – o outro eletrodo – é enrolado em uma hélice. Ao puxar, o fio de cobre se endireita, mordendo o elastômero e formando uma hélice mais grossa (fechar à esquerda).
Engordar quando esticado é tão incomum que o efeito tem seu próprio nome: comportamento 'auxético'.
“A mudança de capacitância vem de uma combinação da distância entre os eletrodos e, em seguida, a mudança na área entre os eletrodos”, disse Cuthbert à Electronics Weekly. “O caráter auxético resulta em uma interação entre os dois eletrodos na forma de engolfo, que por sua vez resulta em maior área entre os eletrodos. A combinação adequada de parâmetros – diâmetros, passo helicoidal e relações – resulta na obtenção do caráter auxético. Isso, por sua vez, permite atingir uma sensibilidade superior.”
O domínio teórico era tal que a equipe também projetou combinações helicoidais com variação de capacitância quase nula à medida que o fio da dupla hélice era esticado.
A montagem sensora final foi passiva, com os terminais do sensor capacitor conectado diretamente às extremidades de uma antena de quadro (certo), que acabaria por acoplar a um telefone.
Para testes realistas, o sensor foi costurado em leggings esportivas justas (esquerda), com a antena costurada com fio condutor diretamente na banda wast.
“Como o sensor está localizado tão perto do corpo, podemos capturar os movimentos do corpo com muita precisão, sem que o usuário perceba”, disse o pesquisador professor Carlo Menon.
Passos menos regulares e marcha encurtada são indicadores do início do cansaço em corredores, disse ETH, e os shorts sensores foram capazes de detectar essa situação.
O trabalho é abordado no artigo completo e claramente apresentado 'HACS: sensores de deformação capacitivos de fios auxéticos helicoidais com sensibilidade além do limite teórico', publicado na Advanced Materials e disponível na íntegra sem pagamento.