Las fibras permiten realizar las funciones propias de las primeras generaciones de smartphones. La pantalla de 96 x 54 píxeles puede ejecutar una calculadora, mostrar una galería de fotos, reproducir un vídeo, funcionar como brújula, responder a comandos de voz, recibir imágenes por Bluetooth y medir y mostrar la temperatura corporal. (Crédito: NUS)
Investigadores han desarrollado una fibra que funciona como píxeles y detecta el tacto al mismo tiempo, integrando 54 de ellas en una manga para crear la primera pantalla táctil integrada en una prenda de vestir del mundo.
La manga muestra imágenes y vídeos, responde a la presión de los dedos y se conecta de forma inalámbrica a otros dispositivos, manteniendo la misma facilidad de lavado, transpirabilidad y flexibilidad que la ropa común. El invento del equipo permite crear prendas que actúan como interfaz directa con los datos de salud del usuario y sus dispositivos digitales, sin necesidad de una pantalla rígida.
Las pantallas a las que estamos acostumbrados, como las de los teléfonos y las computadoras portátiles, suelen presentar interfaces gráficas de usuario (GUI) en paneles planos y rígidos que muestran información y permiten la interacción. Los textiles, tejidos con fibras unidimensionales, nunca habían alcanzado esta capacidad. Una pantalla táctil a todo color que se pudiera enhebrar como un hilo era, hasta ahora, algo inalcanzable.
“Lo que hizo esto posible fue nuestra capacidad para construir el sistema de interfaz gráfica de usuario a partir de bloques de construcción electrónicos en forma de fibra, similar al hilo tradicional, pero con la sofisticada funcionalidad electrónica integrada directamente en las fibras”, afirma el profesor adjunto Tural Khudiyev del departamento de ciencia e ingeniería de materiales de la Facultad de Diseño e Ingeniería (CDE) de la Universidad Nacional de Singapur.
Los hallazgos aparecen publicados en Nature .
Para crear una pantalla para prendas de vestir con tecnología de fibra óptica, el equipo de la NUS desarrolló un método programable que crea puntos de conexión a lo largo de diminutos cables aislados, justo donde cada microchip los necesita. Un láser expone estas ubicaciones, mientras que una humectación controlada de la superficie guía la soldadura fundida para que se adhiera únicamente en los puntos programados. Esto permitió al equipo integrar más de 5000 chips mediante más de 20 000 conexiones eléctricas.
La tira de LED digitales interconectados se integró en una fibra multicapa mediante un proceso de estirado térmico, que permite la formación precisa de las capas táctiles y de píxeles en un hilo de tan solo un milímetro de grosor y 10 metros de longitud. Una capa situada debajo de los LED detecta el tacto: al presionar la fibra, se cierra un circuito y la señal indica con exactitud dónde se posó el dedo, iluminando así el píxel más cercano.
«Una fibra tiene una geometría unidimensional y axialmente simétrica, lo que dificulta la construcción de circuitos complejos utilizando métodos desarrollados para la electrónica bidimensional convencional», añade Khudiyev. «Superamos esta limitación mediante una nueva arquitectura de interconexión que permite integrar e interconectar miles de dispositivos microelectrónicos a lo largo de una fibra».
En el prototipo del equipo, se insertaron 54 fibras de píxeles, cada una con 96 LED, en el antebrazo de una manga para formar una pantalla de 96 x 54 píxeles que mide 168 mm x 105 mm, con una frecuencia de actualización de 30 fotogramas por segundo y una profundidad de color de 8 bits. Cada fibra tiene su propio canal de control, por lo que un fallo en una línea deja a las vecinas funcionando con normalidad, y el sistema puede registrar varios toques a la vez. Junto a las fibras de píxeles, el equipo integró fibras periféricas fabricadas de la misma manera, que incorporan un micrófono, un altavoz y sensores para rastrear el movimiento, determinar el norte magnético, medir la temperatura y evaluar la luminosidad del entorno.
En conjunto, las fibras permiten realizar las funciones que ofrecían las primeras generaciones de smartphones: usar una calculadora, mostrar una galería de fotos, reproducir un vídeo a 30 fotogramas por segundo (25 fotogramas por segundo con audio sincronizado), funcionar como brújula, responder a comandos de voz y recibir imágenes por Bluetooth. Incluso pueden girar la pantalla y ajustar el brillo automáticamente. Al colocarse bajo el brazo, la fibra sensora de temperatura permite que la manga lea y muestre la temperatura corporal.
Es importante destacar que la prenda conserva su comportamiento de tela. La emisión de luz y la respuesta táctil se mantuvieron prácticamente inalteradas tras 50 lavados con detergente en una lavadora convencional y tras 1000 flexiones en un radio de 5 mm. Además, la pantalla integrada es tan transpirable como el algodón, el poliéster y la mezclilla, y cumple con los límites de seguridad establecidos para el contacto con la piel.
Microchips más pequeños y fibras más finas, ambos compatibles con el método del equipo, ofrecen la posibilidad de crear pantallas más nítidas y de mayor tamaño. Además, dado que la pantalla y los elementos sensores se ubican a lo largo de la fibra, estas pueden tejerse, hilarse y bordarse con maquinaria industrial estándar. Esta misma tecnología podría, en el futuro, desempeñar otras funciones, como el seguimiento de signos vitales y la retroalimentación táctil.
«La atención médica es una aplicación particularmente prometedora», afirma Khudiyev. «Una prenda podría recopilar continuamente información fisiológica mediante sensores de fibra óptica y permitir que quien la use acceda e interactúe con esa información directamente a través de la ropa. Combinado con la inteligencia artificial (IA), esto podría posibilitar la monitorización personalizada de la salud, la retroalimentación y la asistencia. Del mismo modo que los teléfonos inteligentes hicieron posibles aplicaciones que eran difíciles de imaginar cuando aparecieron, las interfaces gráficas de usuario (GUI) de las prendas podrían, en última instancia, dar lugar a aplicaciones completamente nuevas que aún no existen».
El siguiente paso del equipo de investigación es llevar la pantalla táctil textil aún más lejos: hacia una mayor resolución, sensores integrados e inteligencia artificial en el dispositivo, combinando visualización, tacto, sensores e inteligencia en una misma plataforma textil. Esta convergencia podría llevar la tecnología mucho más allá de una pantalla portátil, hacia prendas que comprendan tanto al usuario como su entorno, proporcionando información o interacción cuando y donde sea necesario.
Los investigadores están desarrollando una nueva interfaz entre las personas y la inteligencia digital, una que va más allá del dispositivo que llevan los usuarios para convertirse en parte natural de su vestimenta.
Fuente: Universidad Nacional de Singapur
Visto en: https://www.futurity.org/
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