Dispositivo Braille Reactualizable Multilínea utilizando un Polímero de Rigidez Variable y Electrodos de Calentamiento Joule Estirables

Este trabajo demuestra un dispositivo Braille reactualizable multilínea (RBD) que emplea un sistema de accionamiento híbrido compuesto por un sustrato de polímero de rigidez variable (VSP) integrado con electrodos de calentamiento Joule estirables (JHE) y una micropumpa. Los electrodos cuentan con una estructura multicapa que comprende nanotubos de carbono (CNT) y nanohilos de plata (AgNW), optimizados para la conductividad eléctrica, la resistencia mecánica y la uniformidad térmica. La multicapa se patrón láser en trazos individuales en forma serpenteante para permitir un calentamiento Joule localizado y eficiente que ablanda la membrana VSP por encima de su temperatura de transición vítrea (∼50°C) en 2 segundos, permitiendo así que la presión neumática eleve los pines táctiles >0,5 mm para la lectura Braille. Los electrodos de calentamiento Joule requieren ∼0,027 W por punto, correspondiente a una energía total de ∼0,04 J por punto por activación, incluyendo la micropumpa, lo cual es bajo en comparación con las tecnologías existentes. La caracterización exhaustiva de los electrodos identifica un rango de resistencia óptimo (5,5 a 6,9 kΩ) para un calentamiento uniforme y estable. El análisis térmico revela un límite crítico superior de potencia (∼0,04 W), más allá del cual la estructura AgNW sufre degradación. Un prototipo integrado completo de 4 × 10 celdas demuestra un rendimiento mecánico robusto y capacidades confiables de reacondicionamiento multilínea durante cientos de ciclos. Estos hallazgos proporcionan una base prometedora para combinar polímeros deformables y electrodos conductores estirables en interfaces táctiles avanzadas, avanzando hacia pantallas Braille multilínea compactas y eficientes en energía. Se discuten áreas para refinamientos futuros para mejorar la usabilidad práctica y la fiabilidad de los dispositivos RBD.