Una fibra elástica con electrodos a revolucionar la ropa inteligente

Las fibras fueron desarrolladas en el laboratorio de materiales fotónicos y dispositivos de fibra (FIMAP), dirigido por Fabien Sorin en la escuela de ingeniería de la EPFL. Los científicos idearon un método rápido y fácil para incorporar diferentes tipos de microestructuras en fibras súper elásticas. Por ejemplo, mediante la adición de electrodos en puntos estratégicos, se convirtieron las fibras en sensores ultrasensibles. Además, su método puede utilizarse para producir cientos de metros de fibra en un corto período de tiempo. Su investigación ha sido publicada sólo en Materiales avanzados.

Caliente, luego estirar

Para hacer sus fibras, los científicos usaron un térmico dibujo proceso, que es el proceso estándar para la fabricación de fibra óptica. Comenzaron creando una preforma macroscópica con los distintos componentes fibra dispuestos en un patrón 3D cuidadosamente diseñado. Luego, calienta la preforma y se extendía hacia fuera, como el plástico fundido, para hacer fibras de unos pocos cientos micras de diámetro. Y mientras este proceso extendió el modelo de componentes a lo largo, también contratados lo Cruz, significado de que posiciones relativas de los componentes siguen igual. El resultado final fue un conjunto de fibras con una microarquitectura complicadísimo y propiedades avanzadas.

Hasta ahora, dibujo térmica podría utilizarse para hacer sólo las fibras rígidas. Pero Sorin y su equipo lo utilizan para hacer fibras elásticas. Con la ayuda de un nuevo criterio para la selección de materiales, eran capaces de identificar algunos elastómeros termoplásticos que tienen una alta viscosidad al calentarse. Después se extraen las fibras, puede ser estirados y deformados pero siempre regresan a su forma original.

Materiales rígidos como polímeros nanocompuestos, metales y termoplásticos pueden ser introducidos en las fibras, así como los metales líquidos que pueden ser fácilmente deformados. “Por ejemplo, podemos agregar tres cuerdas de electrodos en la parte superior de las fibras y uno en la parte inferior. Diferentes electrodos entrará en contacto dependiendo de cómo la presión se aplica a las fibras. Por ejemplo, esto hará que los electrodos transmitir una señal, que se puede leer para determinar exactamente qué tipo de estrés que la fibra está expuesta a–tales como compresión o tensión de esquileo,”dice Sorin.

Nervios artificiales para robots

Trabajando en asociación con el profesor Dr. Oliver Brock (robótica y laboratorio de biología, Universidad técnica de Berlín), los científicos integraron sus fibras dedos robóticos como nervios artificiales. Cada vez que los dedos toquen algo, electrodos en las fibras transmiten información sobre la interacción táctil del robot con su entorno. El equipo investigador analizó también agregar sus fibras para ropa para detectar la compresión de malla grande y estirar. “Nuestra tecnología podría utilizarse para desarrollar un teclado táctil que se integra directamente en la ropa, por ejemplo”, dice Sorin.

Los investigadores ven muchas otras aplicaciones potenciales. Especialmente desde que el proceso térmico de dibujo puede ser fácilmente ajustado para producción a gran escala. Esto es una verdadera ventaja para el sector manufacturero. El sector textil ya ha expresado su interés en las nuevas tecnologías y las patentes se han presentado.