Mercado de sensores impressos e flexíveis cresce

Algo que pode parecer muito tecnológico, restrito a apenas ambientes médicos e industriais, está bem mais perto de nós do que imaginamos. Falamos dos sensores que medem diversas grandezas, como temperatura e umidade. Uma das classes dessa tecnologia é a de sensores impressos, produzidos em substratos flexíveis, cujo mercado deve atingir US$ 960 milhões até 2034, segundo um relatório recente da IDTechEx.

Podendo medir uma infinidade de propriedades, como toque, força, pressão, deslocamento, sinais elétricos e concentração de gás, esses sensores têm uma aplicação bem próxima de nós – são usados em carros para detecção de ocupação de assentos. No entanto, podem ser vistos também em áreas como cuidados de saúde, eletrônica de consumo, logística e dispositivos vestíveis (wearables).

A fabricação convencional de eletrônicos, na qual um laminado de cobre é gravado em uma placa de circuito impresso é uma tecnologia bem estabelecida. Então, por que adotar eletrônicos impressos e flexíveis? Segundo explica a IDTechEx, os principais benefícios são a possibilidade de ter um formato flexível e potencialmente extensível e a capacidade de produzir grandes áreas. “No caso das placas de circuito impresso usando laminado de cobre, os componentes são frequentemente montados em “ilhas rígidas” por meio de métodos padrão de folha a folha”, detalha o relatório.

A IDTechEx prevê que, embora os sensores impressos e flexíveis que medem força continuem dominando a participação nas receitas, outras aplicações devem ter uma adoção crescente. Por exemplo, sensores impressos estão sendo adotados em dispositivos eletrônicos de consumo, como laptops e ferramentas elétricas. No setor automotivo, estão ajudando no monitoramento de baterias e interface homem-máquina. E na área de saúde, a flexibilidade e a elasticidade dos sensores impressos flexíveis os tornam interessantes para uso em palmilhas sensíveis à pressão que monitoram a marcha, por exemplo. “As tecnologias de modelos impressos híbridos representam um novo avanço no atual setor de sensores e deve impulsionar casos de utilização totalmente inovadores”, diz o relatório da IDTechEx.

O estudo da IDTechEx avaliou oito tecnologias de sensores impressos: sensores piezorresistivos impressos e sensores de força, sensores piezelétricos, fotodetectores, sensores de temperatura, sensores de deformação, sensores de gás, sensores de toque capacitivos e eletrodos vestíveis. O relatório também discutiu áreas de inovação na fabricação dos sensores impressos, como materiais emergentes e tecnologia subjacente aos processos de fabricação. Além disso, o documento contém previsões do mercado de sensores impressos e flexíveis ao longo de 10 anos.

Vantagens também nos processos de fabricação

Além de novas possibilidades de aplicações, os sensores impressos e flexíveis oferecem vantagens quando falamos da abordagem de fabricação. Ao substituir a remoção subtrativa de cobre laminado pela deposição aditiva de tinta condutora, pode-se reduzir o desperdício e facilitar a fabricação com a prototipagem rápida e ajustes simples de design.

O relatório da IDTechEx também avalia uma série de inovações de manufatura e suas perspectivas, que vão desde eletrônica 3D totalmente aditiva até eletrônica moldada e novos métodos de impressão digital.

No campo dos materiais, os sensores impressos e flexíveis usam tintas condutoras com diversas composições e atributos. A tinta viscosa à base de flocos de prata para serigrafia é a que domina, mas alternativas como tintas de nanopartículas e sem partículas estão ganhando força para aplicações específicas, como blindagem EMI contra interferência eletromagnética. Segundo a IDTechEx, uma tendência notável é o desenvolvimento de tintas de cobre, que prometem custos muito mais baixos em relação às suas contrapartes de prata. Avanços técnicos foram capazes de resolver, em grande medida, problemas com oxidação, e levando assim a tintas de cobre para bem perto do uso comercial.

Outros materiais têm contribuído para a viabilização dos sensores impressos e flexíveis. Por exemplo, solda de temperatura ultrabaixa e adesivos condutores anisotrópicos alinhados em campo permitem que componentes como LEDs sejam fixados com segurança a substratos mais baratos e termicamente frágeis. Além disso, polímeros piezelétricos imprimíveis ajudam na detecção de vibração, e nanotubos de carbono funcionalizados, na detecção de íons.