Un equipo del MIT crea fibras textiles inteligentes y autónomas
Los investigadores del MIT incorporan estas fibras textiles inteligentes a prendas completas para realizar funciones de información y prevención, por ejemplo, en equipos de seguridad y profesionales.
Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) han desarrollado unas fibras textiles inteligentes con la misma capacidad que un ordenador. Se pueden programar, son autónomas y se pueden integrar en la ropa para monitorizar la salud y la actividad física.
Las fibras contienen sensores, microcontrolador, memoria y Bluetooth. Así, pueden reconocer ejercicios y alertar a sus usuarios sobre riesgos para la salud en tiempo real. Su trabajo contó con el apoyo de varias instituciones estadounidenses. Estas fibras-ordenador podrán monitorizar el estado de salud y la actividad física. Las prendas de ropa resultantes son cómodas y se pueden meter en la lavadora. Estas fibras son prácticamente imperceptibles para el usuario.
A diferencia de los sistemas de monitorización corporal, conocidos como wearables, que se ubican en un único punto como el pecho, la muñeca o el dedo, estas fibras integradas en toda una prenda de ropa tienen la ventaja de estar en contacto con amplias zonas del cuerpo, cerca de órganos vitales. Representan una oportunidad única para medir y comprender la fisiología y la salud humanas.
Los investigadores añadieron cuatro piezas de estas fibras textiles inteligentes a una camiseta y un par de mallas, con fibras que recorrían cada extremidad. En sus experimentos, cada uno de ellos operó un modelo de aprendizaje automático para reconocer los ejercicios realizados por el usuario. Obtuvo una precisión media del 70%. Cuando los investigadores permitieron que los cuatro tipos de fibras se comunicaran entre sí, su precisión colectiva aumentó al 95%.
Prueba real en el Ártico
Nuestros cuerpos transmiten gigabytes de datos a través de la piel a cada segundo en forma de calor, sonido, sustancias bioquímicas, potenciales eléctricos, luz, etc. Todos ellos contienen información sobre nuestras actividades, emociones y salud. Desafortunadamente, la mayor parte se absorbe y se pierde en la ropa que vestimos.
El uso de estas fibras inteligentes permitirá comprender las condiciones de salud y ayudar a prevenir lesiones en el usuario. Miembros del Ejército y la Armada de EE. UU. realizarán una misión de investigación en el Ártico, recorriendo 1.000 kilómetros a temperaturas de hasta -40 grados. Docenas de camisetas de lana merina de capa base con este tipo de fibras proporcionarán información en tiempo real sobre la salud y la actividad de las personas que participan en esta misión.
Las nuevas fibras textiles inteligentes se basan en más de una década de trabajo del laboratorio Fibers@MIT. En artículos anteriores, los investigadores demostraron métodos para incorporar dispositivos semiconductores, diodos ópticos, unidades de memoria, contactos eléctricos elásticos y sensores en fibras que podrían transformarse en telas y prendas. Sin embargo, todos estos componentes deben ser elásticos y flexibles para adecuarse a los tejidos tradicionales.
Uno de los desafíos que los investigadores superaron fue la discordancia geométrica entre una fibra cilíndrica y un chip plano. Conectar cables a pequeñas áreas conductoras, conocidas como almohadillas, en el exterior de cada microdispositivo plano resultó ser difícil y propenso a fallos. Los microdispositivos complejos tienen muchas almohadillas, lo que dificulta encontrar espacio para conectar cada cable de forma fiable.
Nuevo diseño del MIT que supera las dificultades actuales
En este nuevo diseño, los investigadores mapearon la alineación 2D de las almohadillas de cada microdispositivo a una disposición 3D mediante una placa de circuito flexible llamada intercalador, que enrollaron formando un cilindro. A continuación, conectaron cuatro cables separados a los lados del rollo y conectaron todos los componentes. Este avance fue crucial para poder incorporar elementos informáticos funcionales.
Esta versátil técnica de plegado podría utilizarse con diversos dispositivos microelectrónicos, lo que les permitiría incorporar funcionalidades adicionales. Además, los investigadores fabricaron estas nuevas fibras utilizando un tipo de elastómero termoplástico más flexible que otros utilizados anteriormente. Este material les permitió formar una fibra elástica, lavable a máquina, que puede estirarse más del 60%.
El MIT cuenta con una larga tradición de desarrollos textiles. A fines de 2023, por ejemplo, desarrolló Fiberobo, una fibra que puede cambiar de forma.
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