EPFL ha desarrollado pequeñas fibras hechas de elastómero que pueden incorporar materiales como electrodos y polímeros nanocompuestos. Las fibras pueden detectar incluso la más mínima presión y tensión, y pueden soportar deformaciones cercanas al 500 por ciento antes de recuperar su forma inicial, todo lo cual los hace perfectos para aplicaciones en ropa inteligente y prótesis, y para crear nervios artificiales para robots.

Las fibras fueron desarrolladas en el Laboratorio de Materiales Fotónicos y Dispositivos de Fibra de EPFL (FIMAP), dirigido por Fabien Sorin en la Escuela de Ingeniería. Los científicos idearon un método rápido y fácil para incrustar microestructuras en fibras superelásticas. Por ejemplo, agregando electrodos en lugares estratégicos, convirtieron las fibras en sensores ultrasensibles. Y lo que es más, su método se puede utilizar para producir cientos de metros de fibra en un corto período de tiempo. Su investigación acaba de ser publicada en Materiales avanzados .

Para hacer sus fibras, los científicos utilizaron un proceso de dibujo térmico, que es el proceso estándar para la fabricación de fibra óptica. Comenzaron creando una preforma macroscópica con los diversos componentes de fibra dispuestos en un patrón tridimensional cuidadosamente diseñado. Luego calentaron la preforma y la estiraron, como plástico derretido, para fabricar fibras de unos cientos de micrones de diámetro. Y mientras este proceso estiró el patrón de componentes a lo largo, también lo contrajo transversalmente, lo que significa que las posiciones relativas de los componentes se mantuvieron iguales. El resultado final fue un conjunto de fibras con una microarquitectura extremadamente complicada y propiedades avanzadas.

Hasta ahora, El estirado térmico podría usarse para fabricar solo fibras rígidas. Pero Sorin y su equipo lo usaron para fabricar fibras elásticas. Con la ayuda de un nuevo criterio de selección de materiales, pudieron identificar algunos elastómeros termoplásticos que tienen una alta viscosidad cuando se calientan. Después de estirar las fibras, se pueden estirar y deformar, pero siempre vuelven a su forma original.

Materiales rígidos como polímeros nanocompuestos, se pueden introducir metales y termoplásticos en las fibras, así como metales líquidos que pueden deformarse fácilmente. "Por ejemplo, podemos agregar tres hilos de electrodos en la parte superior de las fibras y uno en la parte inferior. Diferentes electrodos entrarán en contacto dependiendo de cómo se aplique la presión a las fibras. Esto hará que los electrodos transmitan una señal, que luego se puede leer para determinar exactamente a qué tipo de tensión está expuesta la fibra, como compresión o esfuerzo cortante, por ejemplo, "dice Sorin.

Nervios artificiales para robots

Trabajando en asociación con el Profesor Dr. Oliver Brock (Laboratorio de Robótica y Biología, Universidad Técnica de Berlín), los científicos integraron sus fibras en dedos robóticos como nervios artificiales. Siempre que los dedos tocan algo, Los electrodos de las fibras transmiten información sobre la interacción táctil del robot con su entorno. El equipo de investigación también probó la adición de sus fibras a la ropa de malla grande para detectar compresión y estiramiento. "Nuestra tecnología podría utilizarse para desarrollar un teclado táctil que se integre directamente en la ropa, por ejemplo ", dice Sorin.

Los investigadores ven muchas otras aplicaciones potenciales; El proceso de estirado térmico se puede modificar fácilmente para la producción a gran escala. Esta es una ventaja real para el sector manufacturero. El sector textil ya ha expresado interés en la nueva tecnología, y se han presentado patentes.