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Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti Brevetti Titolo Spugna polimerica conduttiva per sensori integrati. Rif. CNR 10425 Titolare (i): CNR Istituto: IMEM Inventore di riferimento: Nicola Coppedè Territori di vigenza: IT, PCT Data di priorità: 22/12/2015 Abstract L’invenzione si rivolge al campo della sensoristica realizzata in materiali commerciali che permettono di rendere attivi materiali altrimenti passivi (smart materials, active materials, internet of things) senza stravolgerne la struttura e la funzionalità. L’invenzione riguarda il processo di funzionalizzazione di un materiale poroso elastico, tipo spugna, con un polimero conduttivo, che aderisce alle pareti interne della struttura rendendole elettricamente attive e quindi permettendo la realizzazione di sensori di pressione integrati in materiali industriali, quali solette, materassi, cuscini, pavimenti. Il principio di funzionamento si basa sull’incremento della corrente che passa attraverso il materiale con l’aumentare della pressione e del contatto interno delle parti. Con questi materiali conduttivi è inoltre possibile realizzare dei sensori elettrochimici organici integrati direttamente nei materiali industriali, utili per l’analisi di fluidi. Background Materiali attivi che rendano prodotti inerti veri e propri oggetti intelligenti, in grado di diventare sensibili grazie a sensori opportunamente integrati, trovano sempre più interesse applicativo. Ciò è possibile rendendo funzionale il materiale stesso attraverso nanotecnologie e materiali smart. Tali dispositivi devono essere convenienti, a basso costo, durevoli e stabili. Per sensori di pressione, tentativi di funzionalizzazione sono stati fatti con il grafene, che mantiene però un elevato costo e una scarsa continuità della struttura. Tecnologia La Tecnologia è basata sull’utilizzo di polimeri organici conduttivi, preparati opportunamente in soluzione acquosa e depositati sul materiale poroso per assorbimento. In seguito a trattamenti, il polimero forma un film sottile di circa 200 nm che ricopre ogni parte interna del materiale poroso e lo rende a tutti gli effetti conduttivo. Grazie alla pressione le parti dei pori collassano una sull’altra, aumentando proporzionalmente la conduzione. Vantaggi e Applicazioni Rendere attivo un materiale inerte, in modo semplice e diretto, per realizzare una struttura sensibile ed in grado di rispondere all’ambiente. Dal punto di vista industriale, la capacità di non cambiare i materiali di utilizzo comune, ma semplicemente funzionalizzarli opportunamente, permette di realizzare una sensoristica a basso costo e scalabile sul processo industriale, senza variarne le caratteristiche strutturali. Stadio di Sviluppo Il materiale funzionale è stato realizzato su diversi tipi di polimero poroso e ha dimostrato di rendere conduttiva la struttura. Sono stati realizzati sensori di pressione su una soletta ortopedica, al fine di misurare la postura durante la deambulazione. E’ stato realizzato un sensore elettrochimico in grado di assorbire fluidi e analizzarne il contenuto di Sali e di altre componenti organiche (Adrenalina, Dopamina). 54