Redacción

Piensa en tu camiseta favorita, la que has usado cientos de veces, y todo el abuso que ha sufrido. La has lavado más veces de las que recuerdas, le has derramado cosas, la has estirado, ensuciado, quizás incluso la has chamuscado inclinándote sobre la estufa una vez.

Las hacemos pasar por mucho y si los tejidos inteligentes del futuro van a sobrevivir a todo lo que les arrojemos, sus componentes van a tener que ser resistentes.

Ahora, unos investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard y el Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica han desarrollado un sensor de tensión ultrasensible y muy resistente que puede ser incorporado en los tejidos y en los sistemas robóticos blandos. La investigación fue publicada en la revista Nature.

“Los actuales medidores de tensión suave son realmente sensibles pero también muy frágiles”, dijo Oluwaseun Araromi, investigador asociado en Ciencia de los Materiales e Ingeniería Mecánica en SEAS y el Instituto Wyss y primer autor del artículo. “El problema es que estamos trabajando en un paradigma oximorónico: los sensores de alta sensibilidad son normalmente muy frágiles y los sensores muy fuertes no suelen ser muy sensibles. Por lo tanto, necesitábamos encontrar mecanismos que nos dieran lo bastante de cada propiedad”.

Al final, los investigadores crearon un diseño que se ve y se comporta muy parecido a un muelle Slinky. “Un Slinky es un cilindro sólido de metal rígido, pero si lo modelas en esta forma en espiral, se vuelve estirable”, dijo Araromi. “Eso es esencialmente lo que hicimos aquí. Empezamos con un material rígido, en este caso fibra de carbono, y lo modelamos de tal manera que el material se vuelve estirable”.

Moritz Graule muestra el uso de una manga equipada con el sensor que han desarrollado. (Foto: Oluwaseun Araromi/Harvard SEAS)

Las fibras de carbono conductoras estampadas se encuentran entre dos sustratos elásticos preformados. La conductividad eléctrica general del sensor cambia a medida que los bordes de la fibra de carbono estampada dejan de estar en contacto entre sí, de manera similar a la forma en que las espirales individuales de un Slinky dejan de estar en contacto entre sí cuando tiras de ambos extremos. Este proceso ocurre incluso con pequeñas cantidades de tensión, que es la clave de la alta sensibilidad del sensor.

A diferencia de los actuales sensores estirables de alta sensibilidad, que dependen de materiales exóticos como los nanohilos de silicio u oro, este sensor no requiere técnicas especiales de fabricación o incluso una sala limpia. Puede ser fabricado usando cualquier material conductor.

Los investigadores probaron la resistencia del sensor perforándolo con un bisturí, golpeándolo con un martillo, atropellándolo con un coche y metiéndolo en una lavadora diez veces. El sensor salió ileso de cada prueba.

Para demostrar su sensibilidad, los investigadores incrustaron el sensor en una manga de tela y pidieron a un participante que hiciera diferentes gestos con la mano, incluyendo un movimiento de puño, palma abierta y pellizco. Los sensores detectaron los pequeños cambios en el músculo del antebrazo del sujeto a través de la tela y un algoritmo de aprendizaje automático fue capaz de clasificar con éxito estos gestos.

“Estas características de resistencia y la robustez mecánica pusieron a este sensor en un campo completamente nuevo”, dijo Araromi.

Esta manga podría utilizarse en todo, desde simulaciones de realidad virtual y ropa deportiva hasta diagnósticos clínicos para enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson.

La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha presentado una solicitud para proteger la propiedad intelectual asociada a este proyecto.