Con fibras funcionales, una camisa se convierte en un valioso micrófono

Una tela se comporta como un fluido, dice el profesor Yoel Fink del Instituto Tecnológico de Massachusetts, lo que quizás explica por qué los diseñadores a menudo incluso se refieren al "flujo" de una prenda.

“Las telas que usamos tienen pequeñas ondas que las atraviesan”, dijo Fink, profesor de Ciencias de los Materiales en el MIT. "No los vemos porque son demasiado pequeños".

Fink y un equipo de varias universidades, incluida la Escuela de Diseño de Rhode Island, han creado un material que atrapa esas pequeñas olas.

La fibra piezoeléctrica funcional, una vez doblada, produce un voltaje que permite el procesamiento de señales y la salida de datos valiosos. La información del material de detección algún día podría respaldar los audífonos portátiles, la ropa que se comunica y las prendas que rastrean los signos vitales.

"Tener unas pocas fibras funcionales permite que un tejido completo adquiera un nuevo significado", dijo Fink a Tech Briefs.

Cómo hacer un micrófono basado en tela

El material comienza como un "bloque" rectangular de preforma, aproximadamente del tamaño de un marcador grueso. Una vez que calientas la preforma, puedes estirarla, al estilo caramelo, en tiras largas.

Fink y un grupo de investigadores probaron la sensibilidad al sonido de la fibra conectando el sensor a una hoja de mylar suspendida. Con láseres, los ingenieros midieron la vibración de la lámina (y, por extensión, la fibra) en respuesta a los sonidos que se reproducían a través de un altavoz cercano.

Los sonidos de prueba incluyeron una variedad de entornos, desde bibliotecas tranquilas hasta carreteras ruidosas. La fibra vibró y generó una corriente eléctrica proporcional al sonido reproducido.

A continuación, el equipo tejió la fibra con hilos convencionales para producir paneles de tela drapeable y lavable a máquina.

"Se siente casi como una chaqueta liviana:más liviana que la mezclilla, pero más pesada que una camisa de vestir", dijo la investigadora Elizabeth Meiklejohn de la Escuela de Diseño de Rhode Island (RISD) , quien tejió la tela en un telar estándar.

Meiklejohn trabajó con un equipo que incluía al autor principal Wei Yan, quien ayudó a desarrollar la fibra como postdoctorado del MIT, el profesor Fink y varios estudiantes e investigadores adicionales del MIT, la Universidad Case Western Reserve, la Universidad de Wisconsin en Madison y el Instituto de Investigación de Medicina Ambiental del Ejército de EE. UU.

“La dedicación de nuestros estudiantes, posdoctorados y personal para hacer avanzar la investigación, que siempre me ha maravillado, es especialmente relevante para este trabajo, que se llevó a cabo durante la pandemia”, dijo Fink.

En una breve sesión de preguntas y respuestas a continuación, Fink explica por qué cree que el futuro está en las telas y que los días de las "computadoras en una caja de vidrio" están contados.

Resúmenes técnicos :Mi sensación es que la ropa inteligente no necesariamente se ha puesto de moda, entonces, ¿por qué crees que es así?

Profesor. Yoel Fink: No creo que exista todavía, ¡por eso no se ha popularizado!

La gente se refiere a este campo como wearables, y solo señalaré que wearables es una palabra para las cosas que no usamos. La tecnología, la ingeniería e incluso la ciencia de cómo hacer que las telas (verdaderas telas y fibras) hagan cosas especiales recién ahora están emergiendo. Ese futuro está sucediendo ahora.

La idea de que te vas a poner relojes o baratijas y todo eso, creo, ha encontrado obstáculos de adopción, que limitan el horizonte de los llamados wearables.

Resúmenes técnicos :Entonces, ¿cuáles considera que son las deficiencias de esos dispositivos portátiles?

Profesor. Yoel Fink: El número uno tiene que ver con la conveniencia. Creo que preferimos caminar con la menor cantidad de cosas que podamos. El número dos tiene que ver con la estética. No son muy estéticos. El número tres es en términos de propuesta de valor. En realidad, no son capaces de ofrecer, por ejemplo, los beneficios para la salud que creemos que eventualmente brindarán las telas. En esos tres puntos hay margen de mejora.

Resúmenes técnicos :¿Qué se siente al usar sus fibras funcionales?

Profesor. Yoel Fink: La clave es interferir lo menos posible con la tela misma, para que se vea y se sienta como una tela normal. En ese sentido, la tecnología es esencialmente imperceptible o transparente. Por lo tanto, no podría mirar esta camisa y decir:"Está bien, esta camisa es un micrófono, o esta camisa tiene memoria, o esta camisa es capaz de hacer cálculos", porque la tecnología está realmente en el nivel de fibra.

Creo que lo importante es darse cuenta de que de lo que estamos hablando aquí es de cambiar, entre otras cosas, la estética de la tecnología. Nunca entrarías y dirías:"Oh, el micrófono es este objeto de belleza". No hay museos que alberguen micrófonos, ¿verdad? Esos son objetos bastante poco atractivos, pero si te mostrara un micrófono de tela, dirías:"Dios mío, esto podría ser realmente estético". No parece tecnología, pero en realidad lo es.

Resúmenes técnicos :Entonces, ¿cómo se muestra el "informe" de la fibra de una manera que sea útil para el usuario?

Profesor. Yoel Fink: Dónde estamos ahora:Conectamos esta fibra a un circuito. El circuito toma la información y la convierte a un formato digital y permite el procesamiento de la señal. Hace un año publicamos un artículo que hablaba de una fibra digital . Esa fibra podría tomar señales que son analógicas y convertirlas básicamente para permitirle almacenar información digital; tiene memoria y tiene un programa de computadora. Entonces, ahora estás tomando una fibra que podría medir algo, y tienes otra fibra que podría almacenarlo y analizarlo. Juntas estas cosas y empiezas a ver cómo una tela se va a convertir en una computadora. Y eso es lo que estamos buscando. No estamos del todo allí ahora, pero no estamos demasiado lejos.

Resúmenes técnicos :¿Qué tipo de aplicaciones iniciales imagina para un micrófono de tela?

Profesor. Yoel Fink: Nuestras fibras o tejidos capturan, de alguna manera, la banda sonora de nuestras vidas. Cada vez que tu corazón late, cada vez que respiras, cada vez que doblas el brazo, cada vez que caminas, cada vez que se mueve una articulación, cada vez que fluye la sangre, hay un sonido. Las telas capturan todo eso. Todo ese sonido se mete en un tejido y se pierde durante el día.

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Entonces, lo que estamos tratando de hacer aquí es decir:"¿Podríamos hacer que la banda sonora de nuestras vidas sea accesible para nosotros?" Podemos escuchar a nuestro corazón. Esto no es escuchar la señal eléctrica del corazón. Esto es escuchar al corazón mismo. El corazón es una bomba y estamos escuchando las válvulas y el funcionamiento de esa bomba. Las señales eléctricas no cuentan toda la historia.

Una segunda pieza:ahora hay una fracción de la población que tiene problemas cardíacos. Hay una fracción mucho mayor de la población que queda embarazada en algún momento de sus vidas. Y una de las cosas de las que estamos hablando es cómo monitorear a los no nacidos y escuchar la forma en que se comunican los no nacidos, a través de sus sonidos y a través de su movimiento y también a través de su corazón. Ser capaz de escuchar el corazón de los no nacidos nos dará una gran información sobre su salud y bienestar.

Por último, pero no menos importante:los grupos que tienen deficiencias auditivas, que somos todos. Con el tiempo, todos tendremos deficiencias auditivas. Los audífonos funcionan en entornos silenciosos, no en entornos ruidosos.

La razón por la que tenemos dos oídos y dos ojos es porque nos permite tener una sensación de profundidad y direccionalidad. Para la audición, eso nos permite sentarnos en un bar para escuchar a la persona con la que estamos hablando, aunque el volumen del bar sea mucho mayor. Al tener múltiples fibras en un tejido, mostramos en el papel que podemos discernir la dirección del sonido. Creemos que eso realmente podría ser transformador para las personas que tienen audífonos y que desean impartir una capacidad direccional a esos audífonos.

Resúmenes técnicos :¿Qué sigue?

Profesor. Yoel Fink :¡Se llama Fabric Computing!

Ahora estoy impartiendo un curso en el MIT llamado Computing Fabrics donde mostramos cómo el mundo de la computación y el mundo de los tejidos están convergiendo, y creo que eso tendrá tremendas implicaciones para el futuro de todos nosotros. Los días del ordenador o teléfono en una caja de cristal en nuestro bolsillo o cartera están contados. El futuro de la informática está en los tejidos.

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