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Pesquisadores da Faculdade de Design e Engenharia (CDE) da Universidade Nacional de Singapura, liderados pelo professor assistente Tural Khudiyev, desenvolveram uma fibra que funciona como pixels e detecta o toque simultaneamente. O material foi integrado em uma manga de roupa para a criação de uma tela sensível ao toque.
A invenção, segundo a equipe, possibilita a produção de vestimentas que funcionam como uma interface direta entre os dados de saúde do usuário e seus dispositivos digitais, sem a necessidade de uma tela rígida A tela na manga protótipo exibe imagens e vídeos, responde a toques com os dedos, se conecta sem fio a outros dispositivos e pode ser lavada como uma roupa comum - no protótipo, a emissão de luz e a resposta ao toque permaneceram praticamente inalteradas após 50 lavagens com detergente em uma máquina de lavar comum e após 1.000 dobras em um raio de 5 mm.
“O que tornou isso possível foi nossa capacidade de construir o sistema de interface gráfica do usuário (GUI) a partir de blocos eletrônicos em forma de fibra - semelhante ao fio tradicional, mas com a sofisticada funcionalidade eletrônica integrada diretamente nas fibras”, disse Khudiyev.
Em artigo publicado na Nature, os pesquisadores explicaram que, para construir um visor de vestuário com fibras ópticas, desenvolveram um método programável que cria pontos de conexão ao longo de minúsculos fios isolados, exatamente onde cada microchip precisa deles. Um laser expõe esses locais, enquanto a molhagem controlada da superfície guia a solda fundida para se ligar apenas nos pontos programados.
Isso permitiu que a equipe integrasse mais de 5.000 chips por meio de mais de 20.000 conexões elétricas. Além disso, a faixa de LEDs digitais interconectados foi integrada a uma fibra multicamadas usando uma técnica de trefilação térmica, que, como destaca a equipe, permite a formação precisa das camadas sensíveis ao toque e dos pixels em um fio com apenas um milímetro de espessura e 10 metros de comprimento.
Por fim, uma camada abaixo dos LEDs detecta o toque - pressionar a fibra completa um circuito, e o sinal revela exatamente onde o dedo tocou, fazendo com que o pixel mais próximo acenda. “Uma fibra óptica possui uma geometria unidimensional e axialmente simétrica, o que dificulta a construção de circuitos complexos usando abordagens desenvolvidas para a eletrônica bidimensional convencional”, acrescentou Khudiyev.
“Superamos essa limitação por meio de uma nova arquitetura de interconexão, que permite a integração e interconexão de milhares de dispositivos microeletrônicos ao longo de uma fibra.” O protótipo elaborado contém 54 fibras de pixel, cada uma contendo 96 LEDs.
Elas foram inseridas no antebraço de uma manga para formar uma tela de 96 por 54 pixels, medindo 168 mm por 105 mm, com taxa de atualização de 30 quadros por segundo e profundidade de cor de 8 bits. Segundo os cientistas, cada fibra possui seu próprio canal de controle, de modo que uma falha em uma linha não interfere no funcionamento das demais, e o sistema consegue registrar vários toques simultaneamente.
O sistema conta ainda com fibras periféricas contendo microfone, alto-falante e sensores que rastreiam movimentos, localizam o norte magnético, medem a temperatura e avaliam a luminosidade do ambiente. As fibras, indica a equipe, suportam as funções que as primeiras gerações de smartphones conseguiam executar.
Por exemplo: funcionar como calculadora, exibir galeria de fotos, reproduzir vídeos a 30 quadros por segundo (25 quadros por segundo com áudio sincronizado), funcionar como bússola, responder a comandos de voz e receber imagens via Bluetooth. No futuro, a mesma tecnologia poderá ser usada para monitorar sinais de saúde e fornecer feedback tátil.
“A área da saúde é uma aplicação particularmente promissora. Uma peça de roupa poderia coletar continuamente informações fisiológicas por meio de sensores de fibra óptica, permitindo que o usuário acesse e interaja com essas informações diretamente através da roupa”, observou Khudiyev.
E ele completou: “Combinado com inteligência artificial, isso poderia viabilizar o monitoramento, o feedback e a assistência personalizados em relação à saúde. Assim como os smartphones possibilitaram aplicações que eram difíceis de imaginar quando surgiram, as interfaces gráficas de usuário (GUIs) em roupas podem, em última análise, viabilizar aplicações totalmente novas que ainda não existem”.
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