Piense en su camiseta favorita, la que ha usado cientos de veces y todo el abuso que ha sufrido. La ha lavado más veces de las que puede recordar, la ha derramado, la ha estirado,lo desmenuzó, tal vez incluso lo chamuscó inclinándose sobre la estufa una vez.
Pasamos mucho con nuestra ropa y si los textiles inteligentes del futuro van a sobrevivir a todo lo que les arrojamos, sus componentes tendrán que ser resistentes.
Ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard y el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica han desarrollado un sensor de tensión ultrasensible y muy resistente que puede integrarse en textiles y sistemas robóticos blandos.
La investigación se publica en Naturaleza .
"Las galgas extensométricas blandas actuales son realmente sensibles pero también realmente frágiles", dijo Oluwaseun Araromi, investigador asociado en ciencia de materiales e ingeniería mecánica en SEAS y el Instituto Wyss y primer autor del artículo. "El problema es que estamostrabajando en un paradigma oxímorónico: los sensores de alta sensibilidad suelen ser muy frágiles y los sensores muy fuertes no suelen ser muy sensibles. Por lo tanto, necesitábamos encontrar mecanismos que pudieran darnos suficiente de cada propiedad ".
Al final, los investigadores crearon un diseño que se ve y se comporta como un Slinky.
"Un Slinky es un cilindro sólido de metal rígido, pero si lo modelas en forma de espiral, se vuelve estirable", dijo Araromi. "Eso es esencialmente lo que hicimos aquí. Comenzamos con un material rígido a granel, en este casofibra de carbono, y lo modeló de tal manera que el material se vuelva estirable ".
El patrón se conoce como un meandro serpenteante, porque sus subidas y bajadas agudas se asemejan al deslizamiento de una serpiente. Las fibras de carbono conductoras estampadas se intercalan entre dos sustratos elásticos pretensados.
La conductividad eléctrica general del sensor cambia cuando los bordes de la fibra de carbono estampada salen de contacto entre sí, de manera similar a la forma en que las espirales individuales de un slinky salen de contacto entre sí cuando tiras de ambos extremos. EstoEl proceso ocurre incluso con pequeñas cantidades de tensión, que es la clave de la alta sensibilidad del sensor.
A diferencia de los sensores extensibles altamente sensibles actuales, que se basan en materiales exóticos como nanocables de silicona o de oro, este sensor no requiere técnicas de fabricación especiales ni siquiera una sala limpia. Podría fabricarse con cualquier material conductor.
Los investigadores probaron la capacidad de recuperación del sensor apuñalándolo con un bisturí, golpeándolo con un martillo, atropellando con un automóvil y arrojándolo a una lavadora diez veces. El sensor salió ileso de cada prueba.
Para demostrar su sensibilidad, los investigadores insertaron el sensor en una manga de tela para el brazo y le pidieron a un participante que hiciera diferentes gestos con la mano, incluido el puño, la palma abierta y el movimiento de pellizco. Los sensores detectaron los pequeños cambios en el antebrazo del sujeto.músculo a través de la tela y un algoritmo de aprendizaje automático pudo clasificar con éxito estos gestos.
"Estas características de resistencia y robustez mecánica colocan a este sensor en un campo completamente nuevo", dijo Araromi.
Dicha funda podría usarse en todo, desde simulaciones de realidad virtual y ropa deportiva hasta diagnósticos clínicos para enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson.
La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha presentado una solicitud para proteger la propiedad intelectual asociada con este proyecto.
"La combinación de alta sensibilidad y resiliencia son beneficios claros de este tipo de sensor", dijo Robert Wood, profesor de ingeniería y ciencias aplicadas en Charles River en SEAS y autor principal del estudio. "Pero otro aspecto que diferencia esta tecnologíaes el bajo costo de los materiales constituyentes y los métodos de ensamblaje. Se espera que esto reduzca las barreras para que esta tecnología se generalice en los textiles inteligentes y más allá ".
"Actualmente estamos explorando cómo se puede integrar este sensor en la ropa debido a la interfaz íntima con el cuerpo humano que proporciona", dice Conor Walsh, profesor Paul A. Maeder de ingeniería y ciencias aplicadas en SEAS y coautor de"Esto permitirá nuevas aplicaciones interesantes al poder realizar mediciones biomecánicas y fisiológicas a lo largo del día de una persona, lo que no es posible con los enfoques actuales".
La investigación fue coautora de Moritz A. Graule, Kristen L. Dorsey, Sam Castellanos, Jonathan R. Foster, Wen-Hao Hsu, Arthur E. Passy, James C. Weaver, científico senior de SEAS y Joost JVlassak, profesor de ingeniería de materiales Abbott and James Lawrence en SEAS.
Fue financiado a través de la alianza de investigación estratégica de la universidad con Tata. La alianza de 6 años y $ 8.4M se estableció en 2016 para promover la innovación de Harvard en campos como la robótica, las tecnologías portátiles e Internet de las cosas IoT.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard . Original escrito por Leah Burrows. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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