El último desarrollo en textiles y fibras es un tipo de hardware blando que puede usar: tela que tiene dispositivos electrónicos incorporados.
Los investigadores del MIT ahora han incorporado dispositivos semiconductores optoelectrónicos de alta velocidad, incluidos diodos emisores de luz LED y fotodetectores de diodo, dentro de fibras que luego se tejieron en Inman Mills, en Carolina del Sur, en telas suaves y lavables y se convirtieron en sistemas de comunicaciónEsto 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 hacer telas con funcionalidades sofisticadas.
Este descubrimiento, dicen los investigadores, podría desencadenar 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 crecidopor decadas.
Los hallazgos se describen esta semana en la revista Naturaleza en un documento del ex alumno de posgrado del MIT Michael Rein; su asesor de investigación Yoel Fink, profesor de ciencias de los materiales e ingeniería eléctrica del MIT y CEO de AFFOA Advanced Functional Fabrics of America; junto con un equipo del MIT, AFFOA, Inman Mills, EPFL en Lausana, Suiza, y Lincoln Laboratory.
Las fibras ópticas se han producido tradicionalmente haciendo un objeto cilíndrico llamado "preforma", que es esencialmente un modelo a escala de la fibra, luego calentándola. El material ablandado se estira o tira hacia abajo bajo tensión y la fibra resultante esrecogido 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 una fracción del ancho de un cabello. Cuando se calienta en un horno durante la fibraEn el proceso de dibujo, la preforma de polímero se licúa parcialmente, 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 fotosensibles. "Tanto los dispositivos como los cables mantienen sus dimensiones mientras todo se encoge a su alrededor".El proceso de dibujo, dice Rein. Las fibras resultantes se tejieron en telas, que se lavaron 10 veces para demostrar su practicidad como posible material 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 unir 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 material de la fibra en sí es que la fibra resultante es inherentemente resistente al agua. Para demostrar esto, el equipo colocó algunas de las fibras fotodetectoras dentro de una pecera. Una lámpara fuera del acuario transmitió música apropiadamente,"Water Music" de Handel a través del agua hasta 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 eranluego se convirtió 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 manera confiable y en cantidad, ha sido un proceso largo y difícil. El personal del Advanced Functional Fabric of America Institute, dirigido por Jason Cox yChia-Chun Chung, desarrolló las vías para aumentar el rendimiento, el rendimiento y la 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 una fabricación industrial convencional.telar de escala
"Este documento describe una ruta escalable para incorporar dispositivos semiconductores en las fibras. Estamos anticipando la aparición de un análogo de 'Ley de Moore' en las fibras en los próximos años", dice Fink. "Ya nos está permitiendo expandir las capacidades fundamentalesde telas para abarcar comunicaciones, iluminación, monitoreo fisiológico y más. En los años venideros, las telas brindarán servicios de valor agregado y no solo serán seleccionadas por su estética y comodidad ".
Él dice que los primeros productos comerciales que incorporen esta tecnología llegarán al mercado tan pronto como el próximo año, una progresión extraordinariamente corta de la investigación de laboratorio a la comercialización. Tal desarrollo rápido de laboratorio a mercado fue una parte clave de la razón paradice, crear una colaboración académica entre la industria y el gobierno, como AFFOA, dice. Estas aplicaciones iniciales serán productos especializados que involucran comunicaciones y seguridad. "Será el primer sistema de comunicación de tejido. Estamos ahora en el proceso detransición de la tecnología a los fabricantes nacionales y la industria a una velocidad y escala sin precedentes ", dice.
Además de las aplicaciones comerciales, Fink dice que el Departamento de Defensa de Estados Unidos, 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 potencialmente tener aplicaciones significativas en el campo biomédico, dicen los investigadores. Por ejemplo, los dispositivos que usan esas fibras podrían usarse para hacer una pulsera que podría medir el pulso o los niveles de oxígeno en la sangre, o tejerse en un vendajepara monitorear continuamente el proceso de curación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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