El último desarrollo en textiles y fibras es un tipo de hardware blando que puede usar:tela que tiene dispositivos electrónicos integrados.

Los investigadores del MIT ahora han incorporado dispositivos semiconductores optoelectrónicos de alta velocidad, incluidos los diodos emisores de luz (LED) y los fotodetectores de diodos, dentro de fibras que luego fueron tejidas en Inman Mills, en Carolina del Sur, en suave tejidos lavables y convertidos en sistemas de comunicación. Esto marca el logro de un objetivo largamente buscado de crear tejidos "inteligentes" mediante la incorporación de dispositivos semiconductores, el ingrediente clave de la electrónica moderna, que hasta ahora era la pieza que faltaba para fabricar tejidos con una funcionalidad sofisticada.

Este descubrimiento los investigadores dicen, podría desencadenar una nueva "Ley de Moore" para las fibras; en otras palabras, una progresión rápida 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. Naturaleza en un artículo del ex estudiante graduado del MIT Michael Rein; su asesor de investigación Yoel Fink, Profesor del MIT de ciencia de materiales e ingeniería eléctrica y director ejecutivo de AFFOA (Advanced Functional Fabrics of America); junto con un equipo del MIT, AFFOA, Inman Mills, EPFL en Lausana, Suiza, y Laboratorio Lincoln.

Las fibras ópticas se han producido tradicionalmente haciendo un objeto cilíndrico llamado "preforma, "que es esencialmente un modelo ampliado de la fibra, luego calentándolo. A continuación, el material ablandado se estira o tira hacia abajo bajo tensión y la fibra resultante se recoge en un carrete.

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

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

"Este enfoque aporta una nueva perspectiva 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 extraer todo el material en estado líquido, mezclamos dispositivos en forma de partículas, junto con alambres de metal delgados ".

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

Aunque el principio suena simple, hacer que funcione de manera consistente, y asegurarse de que las fibras se puedan fabricar de forma fiable y en cantidad, ha sido un proceso largo y difícil. Personal del Instituto Advanced Functional Fabric of America, dirigido por Jason Cox y Chia-Chun Chung, desarrolló las vías para aumentar el rendimiento, rendimiento y confiabilidad general, haciendo que estas fibras estén listas para la transición a la industria. Al mismo tiempo, Marty Ellis de Inman Mills desarrolló técnicas para tejer estas fibras en telas utilizando un telar a escala industrial convencional.

"Este documento describe un camino escalable para incorporar dispositivos semiconductores en fibras. Anticipamos la aparición de un análogo de la 'ley de Moore' en las fibras en los próximos años, "Dice Fink." Ya nos está permitiendo expandir las capacidades fundamentales de los tejidos para abarcar las comunicaciones, Encendiendo, seguimiento fisiológico, y más. En los años venideros, las telas ofrecerán servicios de valor agregado y ya no se seleccionarán solo por su estética y comodidad ".

Dice que los primeros productos comerciales que incorporen esta tecnología llegarán al mercado el próximo año, una progresión extraordinariamente corta desde la investigación de laboratorio hasta la comercialización. Un desarrollo tan rápido del laboratorio al mercado fue una parte clave de la razón para crear una colaboración entre el sector académico, la industria y el gobierno como AFFOA en primer lugar. él dice. Estas aplicaciones iniciales serán productos especializados que involucran comunicaciones y seguridad. "Va a ser el primer sistema de comunicación de tejido. Ahora mismo estamos en el proceso de transición de la tecnología a los fabricantes y la industria nacionales a una velocidad y escala sin precedentes". " él dice.

Además de las aplicaciones comerciales, Fink dice que el Departamento de Defensa de EE. UU., Uno de los principales partidarios de AFFOA, "está explorando aplicaciones de estas ideas para nuestras mujeres y hombres en uniforme".

Más allá de las comunicaciones las fibras podrían tener aplicaciones importantes en el campo biomédico, dicen los investigadores. Por ejemplo, Los dispositivos que usan tales fibras podrían usarse para hacer una pulsera que pudiera medir los niveles de oxígeno en sangre o pulso, o ser tejido en un vendaje para monitorear continuamente el proceso de curación.