Se espera que la tecnología de detección táctil basada en metamaterial propuesta revolucione el diseño de dispositivos portátiles y monitoreo de la salud. Crédito: Dr. Soonjae Pyo / Seoultech
Los sensores táctiles son ampliamente utilizados en robótica, prótesis, dispositivos portátiles y monitoreo de atención médica. Estos dispositivos detectan y convierten estímulos externos como presión y fuerza en señales eléctricas, lo que facilita la detección ambiental efectiva.
Los científicos han realizado extensos esfuerzos para mejorar el rendimiento de los sensores táctiles en términos de rango de detección y sensibilidad.
En este contexto, los metamateriales mecánicos son muy prometedores. Específicamente, los metamateriales mecánicos auxéticos (AMM), poseer la relación negativa de Poisson, que sean la contracción interna y la concentración de tensión localizada con la compresión. Estos comportamientos contradicionales los hacen de las opciones lucrativas para diseñar sensores y actuadores con excelentes propiedades.
Sin embargo, la tecnología AMM existente sufre de desafíos de fabricación e integración.
Addressing this knowledge gap, a team of researchers from the Seoul National University of Science and Technology, led by Mr. Mingyu Kang, the first author of the study and a Master’s course student in the Department of Mechanical Design and Robot Engineering, and including Dr. Soonjae Pyo, an Associate Professor in the Department of Mechanical System Design Engineering, have proposed a novel 3D AMM-based tactile sensing platform based on a cubic lattice with spherical voids and fabricated using digital light Impresión 3D basada en procesamiento.
Sus hallazgos se publican en la revista Materiales funcionales avanzados.
Los investigadores exploraron la plataforma de detección táctil, utilizando metamateriales auxéticos impresos en 3D en modos de detección capacitivos y piezoresistivos. Mientras que el sensor responde a la presión a través del espacio de electrodos y la modulación de distribución dieléctrica en el primer modo, el último modo aprovecha una red conformalmente recubierta de nanotubos de carbono que altera la resistencia bajo carga.
“El comportamiento de relación negativo de Poisson utilizado por nuestra tecnología induce una contracción interna bajo compresión, concentrando la tensión en la región de detección y mejora la sensibilidad”, dijo el Sr. Kang.
“Más allá de este mecanismo fundamental, nuestro diseño auxético fortalece aún más el rendimiento del sensor en tres aspectos críticos: mejora de la sensibilidad a través de la concentración de deformación localizada, la estabilidad del rendimiento excepcional cuando se incrusta dentro de las estructuras confinadas y la minimización de diafonía entre las unidades de detección adyacentes.
“A diferencia de las estructuras porosas convencionales, este diseño minimiza la expansión lateral, mejorando la deseabilidad y reduciendo la interferencia cuando se integran en dispositivos como plantillas inteligentes o pinzas robóticas.
“Además, el uso de la impresión 3D basada en procesamiento de luz digital permite una programación estructural precisa del rendimiento del sensor, lo que permite la personalización basada en la geometría sin cambiar el material base”.
El equipo mostró dos escenarios de prueba de concepto que destacan la novedad de su trabajo: una matriz táctil para el mapeo de presión espacial y la clasificación de objetos, así como un sistema de plantilla portátil con capacidades de monitoreo de patrones de marcha y tipo de detección de tipo de pronación.
Según el Dr. Pyo, “la plataforma de sensores propuesta puede integrarse en plantillas inteligentes para el monitoreo de la marcha y el análisis de pronación, las manos robóticas para la manipulación precisa de los objetos y los sistemas de monitoreo de salud portátiles que requieren una detección cómoda sin interrumpir la vida diaria.
“Es importante destacar que la estructura auxética conserva su sensibilidad y estabilidad incluso cuando se limita dentro de las carcasas rígidas, como las capas de plantilla, donde las redes porosas convencionales suelen perder el rendimiento.
“Su escalabilidad y compatibilidad con varios modos de transducción también lo hacen adecuado para superficies de mapeo de presión, dispositivos de rehabilitación e interfaces de interacción humana-robot que requieren alta sensibilidad y robustez mecánica”.
En la próxima década, los sensores táctiles impresos en 3D estructurados auxéticos podrían formar la columna vertebral de la electrónica portátil de próxima generación, lo que permite un monitoreo continuo y de alta fidelidad del movimiento humano, la postura y las métricas de salud.
Su adaptabilidad estructural e independencia del material podrían impulsar la creación de sensores personalizados y específicos de la aplicación para medicina personalizada, prótesis avanzadas y sistemas de retroalimentación háptica inmersiva.
A medida que la fabricación aditiva se vuelve más accesible, las interfaces táctiles insignificadas en masa con rendimiento programable pueden convertirse en estándar en productos de consumo, atención médica y robótica.
Más información: Mingyu Kang et al, fabricados aditivamente 3D metamateriales auxéticos para la detección táctil capacitiva y resistiva de forma aditiva, materiales funcionales avanzados (2025). Dos: 10.1002/ADFM.202509704
Proporcionado por la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Seúl
Cita: rendimiento del sensor táctil de impulso de materiales inteligentes impresos en 3D en dispositivos portátiles (2025, 29 de agosto) Recuperado el 29 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-3d-smart-materials-boost-tactile.html
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