Sensor de Deformación Ultra-Sensible y Duradero Revoluciona Textiles Inteligentes

Si los textiles inteligentes del futuro van a sobrevivir, sus componentes necesitarán ser resistentes. Investigadores han desarrollado un sensor de deformación ultra-sensible y resistente que puede integrarse en textiles y sistemas robóticos blandos.

Diseño Inspirado en el Slinky

Los investigadores crearon un diseño que se ve y comporta muy parecido a un Slinky — un cilindro sólido de metal rígido que cuando se patrón en forma espiral, se vuelve elástico. Los investigadores comenzaron con un material rígido a granel — en este caso fibra de carbono — y lo patternearon de tal manera que el material se vuelve elástico. El patrón se conoce como meandro serpenteante porque sus agudos subidas y bajadas se asemejan al deslizamiento de una serpiente. Las fibras de carbono conductoras patternadas se colocan luego entre dos sustratos elásticos pre-tensados.

Alta Sensibilidad y Resistencia Extrema

La conductividad eléctrica general del sensor cambia a medida que los bordes de la fibra de carbono patternada salen de contacto entre sí, similar a como las espirales individuales de un Slinky salen de contacto cuando tiras de ambos extremos. Este proceso ocurre incluso con pequeñas cantidades de deformación, que es la clave de la alta sensibilidad del sensor.

A diferencia de sensores elásticos altamente sensibles actuales que dependen de materiales exóticos como silicio o nanohilos de oro, este sensor no requiere técnicas de fabricación especiales ni siquiera una sala blanca. Podría fabricarse usando cualquier material conductor. Los investigadores probaron la resistencia del sensor apuñalándolo con un bisturí, golpeándolo con un martillo, pasándole un coche por encima y lavándolo en lavadora 10 veces. El sensor salió intacto de cada prueba.

Aplicaciones: Desde Realidad Virtual hasta Diagnóstico Médico

Para demostrar su sensibilidad, los investigadores integraron el sensor en una manga de tela para el brazo y pidieron a un participante que hiciera diferentes gestos con la mano incluyendo puño, palma abierta y movimiento de pinza. Los sensores detectaron los pequeños cambios en los músculos del antebrazo del sujeto a través de la tela y un algoritmo de aprendizaje automático pudo clasificar exitosamente estos gestos. Tal manga podría usarse en todo, desde simulaciones de realidad virtual y ropa deportiva, hasta diagnósticos clínicos para enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson.

Otro aspecto que diferencia la tecnología es el bajo coste de los materiales constituyentes y métodos de ensamblaje. Los investigadores están explorando cómo el sensor puede integrarse en prendas debido a la interfaz íntima con el cuerpo humano que proporciona. El sensor podría realizar mediciones biomecánicas y fisiológicas a lo largo del día de una persona, lo que no es posible con enfoques actuales.