09 de agosto de 2018
09.08.2018

Tejen componentes optoelectrónicos en telas inteligentes

Investigadores del Massachusetts Institute of Technology han producido fibras con componentes integrados tan flexibles que pueden usarse en prendas de vestir

09.08.2018 | 19:29

Investigadores del Massachusetts Institute of Technology han producido fibras con componentes electrónicos integrados tan flexibles que pueden tejerse en telas usadas en prendas de vestir.

En concreto, incorporaron dispositivos semiconductores optoelectrónicos de alta velocidad, incluidos diodos emisores de luz (LED) y fotodetectores de diodos, dentro de fibras que luego se tejieron en Inman Mills, en Carolina del Sur, en tejidos lavables y suaves y se convirtieron en potenciales sistemas de comunicación óptica con otros dispositivos.

Esto marca el logro de un objetivo largamente buscado de crear telas "inteligentes" mediante la incorporación de dispositivos semiconductores, el ingrediente clave de la electrónica moderna, que hasta ahora era la pieza que faltaba para fabricar telas con una funcionalidad sofisticada.

Según los investigadores, este descubrimiento podría desatar una nueva "Ley de Moore" para las fibras; en otras palabras, una rápida progresión en la que las capacidades de las fibras crecerían rápida y exponencialmente con el tiempo, al igual que las capacidades de los microchips han crecido durante décadas .

Los hallazgos se describen esta semana en la revista Nature en un artículo del ex estudiante graduado del MIT Michael Rein; su asesor de investigación Yoel Fink, profesor de ciencia de materiales e ingeniería eléctrica del MIT y CEO de AFFOA (Advanced Functional Fabrics of America); junto con un equipo de MIT, AFFOA, Inman Mills, EPFL en Lausana, Suiza y Lincoln Laboratory.

Las fibras ópticas se han producido tradicionalmente mediante la fabricación de un objeto cilíndrico llamado "preforma", que es esencialmente un modelo a escala de la fibra, que luego se calienta. El material ablandado se estira o tira hacia abajo bajo tensión y la fibra resultante se recoge en un carrete.

El avance clave para la producción de estas nuevas fibras fue agregar a los diodos semiconductores emisores de luz de preforma del tamaño de un grano de arena, y un par de alambres de cobre a una fracción del ancho de un cabello. Cuando se calienta en un horno durante el proceso de trefilado de la fibra, la preforma del polímero se licua parcialmente, formando una fibra larga con los diodos alineados a lo largo de su centro y conectados por los alambres de cobre.

En este caso, los componentes sólidos fueron dos tipos de diodos eléctricos fabricados con tecnología estándar de microchips: diodos emisores de luz (LED) y diodos fotosensibles. "Tanto los dispositivos como los cables mantienen sus dimensiones mientras todo se encoge alrededor de ellos" en el proceso de dibujo, dice Rein. Las fibras resultantes se tejieron luego en telas, que se lavaron 10 veces para demostrar su practicidad como material posible para la ropa.

"Este enfoque agrega una nueva visión del proceso de fabricación de fibras", dice Rein, quien fue el autor principal del artículo y desarrolló el concepto que condujo al nuevo proceso. "En lugar de reunir todo el material en estado líquido, mezclamos los dispositivos en forma de partículas, junto con los delgados alambres de metal".

Una de las ventajas de incorporar la función en el material de fibra en sí es que la fibra resultante es intrínsecamente impermeable. Para demostrar esto, el equipo colocó algunas de las fibras fotodetectivas dentro de una pecera. Una lámpara fuera del acuario transmitía música (apropiadamente, la "Música Acuática" de Handel) a través del agua a las fibras en forma de señales ópticas rápidas. Las fibras en el tanque convirtieron los pulsos de luz, tan rápidos que la luz parece constante a simple vista, en señales eléctricas que luego se convirtieron en música. Las fibras sobrevivieron en el agua durante semanas.

Él dice que los primeros productos comerciales que incorporan esta tecnología llegarán al mercado el próximo año, una progresión extraordinariamente corta desde la investigación de laboratorio hasta la comercialización.

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