Investigadores del Reino Unido y los Países Bajos han desarrollado un material multipropósito, a partir de hilos de Lycra, que puede detectar la temperatura, recolectar energía y servir de sensor de la tensión.
Emiliano Bilotti y colaboradores de la Universidad Queen Mary de Londres y el Imperial College de Londres participaron en la investigación. Con el apoyo de la Universidad Tecnológica de Eindhoven y la Universidad de Loughborough crearon el nuevo material. Podría utilizarse para crear interfaces hombre-máquina inteligentes y dispositivos de control de la salud.
Actualmente los sensores portátiles suelen tener una flexibilidad mecánica limitada o requieren una batería rígida para funcionar. En esta investigación, Bilotti y su equipo han descubierto que los hilos de Lycra disponibles en el comercio y comúnmente utilizado en textiles, se pueden modificar para mostrar termoelectricidad y sensibilidad a la deformación.
Explica el estudio que esta transformación se logra agregando el copolímero conductor poli (3,4-etilendioxitiofeno) poliestireno sulfonato (PEDOT: PSS).
Con el nuevo material, el equipo desarrolló un dispositivo que puede operar en tres modos diferentes para detectar tensión, medir diferencias de temperatura o recolectar energía.
La sensibilidad a la tensión puede ser útil para crear guantes que rastrean los movimientos de la mano, advierte el texto. Mientras la propiedad termoeléctrica del material podría usarse para impulsar dicho guante al recolectar energía. De la diferencia entre la temperatura corporal y la temperatura ambiente circundante.
Los hilos de Lycra adquieren sensibilidad a la deformación y propiedades termoeléctricas sumergiéndolos en una solución que contiene PEDOT: PSS. Tras la evaporación del disolvente, el copolímero conductor se adhiere a la superficie de los hilos de Lycra. Esto le confiere conductividad eléctrica al material, explica el informe publicado en The Royal Society of Chemistry.
La lycra como detector de temperatura y tensión
En el desarrollo del material multipropósito, a partir de hilos de Lycra, los investigadores logran detectar temperatura, recolectar energía y tensión.
En los ensayos notaron que, al aplicar una gran tensión sobre las fibras recubiertas, podían inducir la formación de grietas en la superficie del recubrimiento PEDOT: PSS. Estas grietas aumentan la superficie total de los hilos y proporcionan sensibilidad a la deformación. Esto se debe a que crean parches interconectados del copolímero conductor, que se separan con la aplicación de una tensión.
Destacaron que el aumento de la separación entre los parches aislados disminuye la conductividad eléctrica del material, lo que permite su uso como sensor de deformación. Como resultado, el material exhibe un gran cambio en la resistencia incluso cuando los sensores se deforman usando una tensión baja del 1%.
Sin embargo, descubrieron que las propiedades termoeléctricas de los hilos recubiertos no se ven influenciadas por la tensión o las grietas. No interfieren con la capacidad del sensor para medir las diferencias de temperatura, cita el estudio.
Además, advirtieron que dado que la sensibilidad a la temperatura de los hilos se basa en la termoelectricidad, no pueden detectar valores absolutos de temperatura. En cambio, el material puede medir diferencias de temperatura tan pequeñas como 7 °C. Esto podría usarse para medir la temperatura relativa del cuerpo humano con respecto al entorno circundante.
Precisa que los gradientes de temperatura generan una diferencia de voltaje debido al efecto termoeléctrico, que se puede utilizar para generar energía eléctrica. El término gradiente se emplea en el ámbito de la física para hacer referencia a la razón existente entre el cambio del valor de una magnitud en dos puntos.
Temperatura captada por guante
Al desarrollar material multipropósito, a partir de hilos de Lycra, Emiliano Bilotti y su equipo, lograron detectar temperatura, recolectar energía y tensión.
Asimismo y como prueba de concepto, los investigadores cosieron los hilos en un guante y los usaron para sentir la temperatura de un objeto en relación con la de la mano. Debido a las pequeñas diferencias de temperatura entre una mano humana y el medio ambiente (alrededor de 10 °C), el equipo calcula que un guante que contenga 1800 hebras de hilo podría alimentar la electrónica necesaria para su uso práctico.
El material también podría usarse para medir la tensión del guante. Esto sería útil para crear dispositivos portátiles autoamplificados donde, por ejemplo, la posición de la mano y su temperatura podrían medirse de forma autónoma.
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