Los investigadores han desarrollado un método rentable para producir textiles inteligentes, incorporando LED, sensores, recolección y almacenamiento de energía, utilizando telares industriales convencionales. La técnica supera las limitaciones de funcionalidad, tamaño y forma al tejer componentes electrónicos, optoelectrónicos, de detección y de fibra energética con fibras tradicionales. Esto permite la creación de textiles inteligentes sin restricciones de tamaño o forma, proporcionando una alternativa a la electrónica más grande en varias industrias. Al colaborar con fabricantes de textiles, el equipo produjo parches de prueba de textiles inteligentes, con el potencial de aumentar en tamaño y volumen. Se necesita una mayor optimización, pero los investigadores creen que este enfoque podría hacer que las pantallas grandes y los monitores flexibles sean más asequibles y más ecológicos.
Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Cambridge ha desarrollado un método rentable y respetuoso con el medio ambiente para producir textiles inteligentes utilizando telares industriales. Esta técnica permite la creación de tejidos inteligentes flexibles y duraderos sin limitación de tamaño o forma, ofreciendo aplicaciones potenciales en diversas industrias.
Los investigadores han desarrollado textiles inteligentes de próxima generación, que incorporan LED, sensores, recolección y almacenamiento de energía, que se pueden producir de forma económica, en cualquier forma o tamaño, utilizando las mismas máquinas que se usan para hacer la ropa que usamos todos los días.
El equipo internacional, dirigido por la Universidad de Cambridge, ya ha demostrado que las pantallas tejidas se pueden hacer en tamaños grandes, pero estos primeros ejemplos se hicieron con equipos de laboratorio portátiles especializados. Se pueden fabricar otros textiles inteligentes en instalaciones especializadas de fabricación de microelectrónica, pero son muy costosos y producen grandes volúmenes de desechos.
Sin embargo, el equipo descubrió que las pantallas flexibles y las telas inteligentes se pueden fabricar de manera más económica y sostenible tejiendo componentes electrónicos, optoelectrónicos, de detección y de fibra energética en los mismos telares industriales que se usan para fabricar textiles convencionales. Sus hallazgos, publicados en la revista
Researchers have developed next-generation smart textiles – incorporating LEDs, sensors, energy harvesting, and storage – that can be produced inexpensively, in any shape or size, using the same machines used to make the clothing we wear every day. Credit: Sanghyo Lee
“We could make these textiles in specialized microelectronics facilities, but these require billions of pounds of investment,” said Dr. Sanghyo Lee from Cambridge’s Department of Engineering, the paper’s first author. “In addition, manufacturing smart textiles in this way is highly limited, since everything has to be made on the same rigid wafers used to make integrated circuits, so the maximum size we can get is about 30 centimeters in diameter.”
“Smart textiles have also been limited by their lack of practicality,” said Dr. Luigi Occhipinti, also from the Department of Engineering, who co-led the research. “You think of the sort of bending, stretching and folding that normal fabrics have to withstand, and it’s been a challenge to incorporate that same durability into smart textiles.”
Last year, some of the same researchers showed that if the fibers used in smart textiles were coated with materials that can withstand stretching, they could be compatible with conventional weaving processes. Using this technique, they produced a 46-inch woven demonstrator display.
Los investigadores han desarrollado textiles inteligentes de próxima generación, que incorporan LED, sensores, recolección y almacenamiento de energía, que se pueden producir de forma económica, en cualquier forma o tamaño, utilizando las mismas máquinas que se usan para hacer la ropa que usamos todos los días. 1 crédito
Ahora, los investigadores han demostrado que los textiles inteligentes se pueden fabricar mediante procesos automatizados, sin límites de tamaño o forma. Se han fabricado, encapsulado y combinado varios tipos de dispositivos de fibra, incluidos dispositivos de almacenamiento de energía, diodos emisores de luz y transistores, con fibras convencionales, sintéticas o naturales para crear textiles inteligentes a través del tejido automatizado. Los dispositivos de fibra se interconectaron mediante un método de soldadura láser automatizado con un adhesivo conductor de electricidad.
Todos los procesos se optimizaron para minimizar el daño a los componentes electrónicos, lo que hizo que los textiles inteligentes fueran lo suficientemente duraderos como para resistir el estiramiento de una máquina de tejer industrial. El método de encapsulación se desarrolló para considerar la funcionalidad de los dispositivos de fibra, y la fuerza mecánica y la energía térmica se estudiaron sistemáticamente para realizar el tejido automatizado y la interconexión basada en láser, respectivamente.
El equipo de investigación, en colaboración con fabricantes de textiles, pudo producir parches de prueba de textiles inteligentes de alrededor de 50 × 50 centímetros, aunque esto podría ampliarse a dimensiones más grandes y producirse en grandes volúmenes.
“Estas empresas tienen líneas de fabricación bien establecidas con extrusoras de fibra de alta velocidad y grandes máquinas de tejer que pueden tejer automáticamente un metro cuadrado de textiles”, dijo Lee. “Entonces, cuando introducimos las fibras inteligentes en el proceso, el resultado es esencialmente un sistema electrónico que se fabrica exactamente de la misma manera que se fabrican otros textiles”.
Los investigadores dicen que podría ser posible fabricar grandes pantallas y monitores flexibles en telares industriales, en lugar de en instalaciones especializadas de fabricación de productos electrónicos, lo que hace que su producción sea mucho más económica. Sin embargo, se requiere una mayor optimización del proceso.
“La flexibilidad de estos textiles es absolutamente sorprendente”, dijo Occhipinti. “No solo en términos de flexibilidad mecánica, sino también flexibilidad de enfoque, y para implementar plataformas de fabricación electrónica sostenibles y respetuosas con el medio ambiente que contribuyan a la reducción de las emisiones de carbono y permitan aplicaciones reales de textiles inteligentes en edificios, interiores de automóviles y ropa. Nuestro enfoque es bastante singular en ese sentido.
Referencia: “Integración de sistemas verdaderamente escalables y sin factor de forma para arquitecturas textiles electrónicas con dispositivos de fibra multifuncionales” por Sanghyo Lee, Hyung Woo Choi, Cátia Lopes Figueiredo, Dong-Wook Shin, Francesc Mañosa Moncunill, Kay Ullrich, Stefano Sinopoli, Petar Jovancic, Jiajie Yang, Hanleem Lee, Martin Eisenreich, Umberto Emanuele, Salvatore Nicotera, Angelo Santos, Rui Igreja, Alessio Marrani, Roberto Momentè, João Gomes, Sung-Min Jung, Soo Deok Han, Sang Yun Bang, Shijie Zhan, William Harden-Chaters , Yo-Han Suh, Xiang-Bing Fan, Tae Hoon Lee, Jeong-Wan Jo, Yoonwoo Kim, Antonino Costantino, Virginia Garcia Candel, Nelson Durães, Sebastian Meyer, Chul-Hong Kim, Marcel Lucassen, Ahmed Nejim, David Jiménez, Martijn Springer, Young-Woo Lee, Geon-Hyoung An, Youngjin Choi, Jung Inn Sohn, SeungNam Cha, Manish Chhowalla, Gehan AJ Amaratunga, Luigi G. Occhipinti, Pedro Barquinha, Elvira Fortunato, Rodrigo Martins y Jong Min Kim, 21 de abril , 2023, Los científicos progresan.
DOI: 10.1126/sciadv.adf4049
La investigación fue financiada en parte por la Unión Europea y la Investigación e Innovación del Reino Unido.
