Los textiles electrónicos o e-textiles son tejidos que permiten incorporar componentes electrónicos como baterías, luces, sensores y microcontroladores . Muchos proyectos de ropa inteligente, tecnología portátil y computación portátil implican el uso de e-textiles. [1]
Los textiles electrónicos se diferencian de la informática portátil porque el énfasis está puesto en la integración perfecta de los textiles con elementos electrónicos como microcontroladores , sensores y actuadores . Además, los textiles electrónicos no tienen por qué ser portátiles. Por ejemplo, los textiles electrónicos también se encuentran en el diseño de interiores.
El campo relacionado de la fibrotrónica explora cómo se puede integrar la funcionalidad electrónica y computacional en las fibras textiles.
Un nuevo informe de Cientifica Research analiza los mercados de tecnologías textiles para vestir, las empresas que las producen y las tecnologías que las posibilitan. El informe identifica tres generaciones distintas de tecnologías textiles para vestir:
En el futuro, los textiles electrónicos se podrán utilizar en productos deportivos y de bienestar, así como en dispositivos médicos para el control de pacientes. También se utilizarán de forma significativa en los textiles técnicos, la moda y el ocio. [2]
Los materiales básicos necesarios para fabricar textiles electrónicos, hilos conductores y telas existen desde hace más de 1000 años. En particular, los artesanos llevan siglos envolviendo hilos de tela con láminas de metal finas, generalmente de oro y plata. [3] Muchos de los vestidos de la reina Isabel I , por ejemplo, estaban bordados con hilos envueltos en oro .
A finales del siglo XIX, a medida que la gente desarrollaba y se acostumbraba a los aparatos eléctricos, los diseñadores e ingenieros comenzaron a combinar la electricidad con la ropa y las joyas, desarrollando una serie de collares, sombreros, broches y disfraces iluminados y motorizados. [4] [5] Por ejemplo, a finales del siglo XIX, una persona podía contratar a mujeres jóvenes adornadas con vestidos de noche adornados con luces de la Electric Girl Lighting Company para que proporcionaran entretenimiento en cócteles. [6]
En 1968, el Museo de Artesanía Contemporánea de la ciudad de Nueva York organizó una exposición pionera llamada Body Covering que se centraba en la relación entre la tecnología y la indumentaria. La muestra incluía trajes espaciales de astronautas junto con prendas que podían inflarse y desinflarse, iluminarse y calentarse y enfriarse por sí solas. [7] Particularmente destacable en esta colección fue el trabajo de Diana Dew, [8] una diseñadora que creó una línea de moda electrónica, que incluía vestidos de fiesta electroluminiscentes y cinturones que podían hacer sonar sirenas de alarma. [9]
En 1985, el inventor Harry Wainwright creó la primera sudadera completamente animada. La camiseta estaba compuesta por fibra óptica, cables y un microprocesador para controlar los fotogramas individuales de la animación. El resultado fue una caricatura a todo color que se mostraba en la superficie de la camiseta. En 1995, Wainwright inventó la primera máquina que permitía mecanizar fibras ópticas en tejidos, el proceso necesario para fabricar lo suficiente para los mercados masivos y, en 1997, contrató a un diseñador de máquinas alemán, Herbert Selbach, de Selbach Machinery para producir la primera máquina de control numérico por computadora (CNC) del mundo capaz de implantar automáticamente fibras ópticas en cualquier material flexible. En 1989, Wainwright recibió la primera de una docena de patentes basadas en pantallas y maquinaria LED/óptica, y en 1998 se empezaron a producir las primeras máquinas CNC, comenzando con la producción de abrigos animados para los parques de Disney en 1998. Las primeras chaquetas con pantalla biofísica de ECG que empleaban pantallas LED/ópticas fueron creadas por Wainwright y David Bychkov, el director ejecutivo de Exmovere en ese momento, en 2005, utilizando sensores GSR en un reloj conectado por Bluetooth a la pantalla lavable a máquina incorporada en una chaqueta vaquera, y se mostraron en la Conferencia de Tejidos Inteligentes celebrada en Washington, DC, el 7 de mayo de 2007. Wainwright presentó tecnologías de tejidos inteligentes adicionales en dos conferencias Flextech Flexible Display celebradas en Phoenix, Arizona, mostrando pantallas digitales infrarrojas incorporadas a máquina en tejidos para IFF (Identificación de amigo o enemigo) que se enviaron a BAE Systems para su evaluación en 2006 y ganaron un premio de "Mención de honor" de la NASA en 2010 en sus informes técnicos, "Diseño El personal del MIT compró varios abrigos completamente animados para que sus investigadores los usaran en sus demostraciones en 1999 para llamar la atención sobre su investigación sobre "computadoras portátiles". Wainwright recibió el encargo de hablar en la Conferencia de Textiles y Coloristas en Melbourne, Australia, el 5 de junio de 2012. Se le pidió que demostrara sus creaciones de tela que cambian de color utilizando cualquier teléfono inteligente, indican a las personas que llaman en teléfonos móviles sin una pantalla digital y contienen funciones de seguridad WIFI que protegen los bolsos y los artículos personales contra robos.
A mediados de la década de 1990, un equipo de investigadores del MIT dirigido por Steve Mann , Thad Starner y Sandy Pentland comenzó a desarrollar lo que denominaron computadoras portátiles . Estos dispositivos consistían en hardware de computadora tradicional conectado y llevado sobre el cuerpo. En respuesta a los desafíos técnicos, sociales y de diseño que enfrentaron estos investigadores, otro grupo del MIT, que incluía a Maggie Orth y Rehmi Post, comenzó a explorar cómo estos dispositivos podrían integrarse de manera más elegante en la ropa y otros sustratos blandos. Entre otros desarrollos, este equipo exploró la integración de la electrónica digital con telas conductoras y desarrolló un método para bordar circuitos electrónicos. [10] [11] Uno de los primeros microcontroladores basados en Arduino portátiles disponibles comercialmente, llamado Lilypad Arduino, también fue creado en el MIT Media Lab por Leah Buechley.
Casas de moda como CuteCircuit están utilizando textiles electrónicos para sus colecciones de alta costura y proyectos especiales. La camiseta Hug de CuteCircuit permite al usuario enviar abrazos electrónicos a través de sensores dentro de la prenda.
El campo de los e-textiles se puede dividir en dos categorías principales:
Los E-textiles son principalmente hilos, textiles y telas conductores, mientras que la otra mitad de los proveedores y fabricantes utilizan polímeros conductores como poliacetileno y polifenileno vinílico. [14]
La mayoría de los proyectos de investigación y comercialización de textiles electrónicos son híbridos en los que los componentes electrónicos integrados en el tejido se conectan a dispositivos o componentes electrónicos clásicos. Algunos ejemplos son los botones táctiles que se construyen completamente en formas textiles mediante el uso de tejidos textiles conductores, que luego se conectan a dispositivos como reproductores de música o LED que se montan en redes de fibras conductoras tejidas para formar pantallas. [15]
Se han integrado sensores impresos para la monitorización fisiológica y ambiental en textiles [16], incluidos el algodón , [17] Gore-Tex , [18] y el neopreno . [19]
Los tejidos inteligentes pueden fabricarse a partir de materiales que van desde el algodón, el poliéster y el nailon tradicionales hasta el Kevlar avanzado con funcionalidades integradas. Sin embargo, en la actualidad, los tejidos con conductividad eléctrica son de interés. [20] Se han producido tejidos conductores de electricidad mediante la deposición de nanopartículas metálicas alrededor de las fibras y tejidos tejidos. Los tejidos metálicos resultantes son conductores, hidrófilos y tienen áreas superficiales electroactivas elevadas. Estas propiedades los convierten en sustratos ideales para la biodetección electroquímica, lo que se ha demostrado con la detección de ADN y proteínas. [21]
Existen dos tipos de productos textiles inteligentes (tejidos) que se han desarrollado y estudiado para el control de la salud: tejidos con electrónica de sensores basada en textiles y tejidos que envuelven la electrónica de sensores tradicionales. Se ha demostrado que el tejido se puede utilizar para incorporar hilo conductor de electricidad en un tejido para obtener un tejido que se puede utilizar como una "placa base portátil". Puede conectar múltiples sensores en el cuerpo, como electrodos de ECG de gel húmedo, a la electrónica de adquisición de señales. Investigaciones posteriores han demostrado que los hilos conductores pueden ser fundamentales en la fabricación de sensores basados en textiles hechos de tela o mallas metálicas recubiertas con núcleos de plata o metal conductor tejidos en el tejido. [22]
Existen dos enfoques generales para la fabricación de prendas con electrodos sensores de ECG en investigación:
Al igual que en la electrónica clásica, la construcción de capacidades electrónicas en fibras textiles requiere el uso de materiales conductores y semiconductores como un textil conductor . [ cita requerida ] Hoy en día, existen varias fibras comerciales que incluyen fibras metálicas mezcladas con fibras textiles para formar fibras conductoras que se pueden tejer o coser. [23] Sin embargo, debido a que tanto los metales como los semiconductores clásicos son materiales rígidos, no son muy adecuados para aplicaciones de fibras textiles, ya que las fibras están sujetas a mucho estiramiento y flexión durante el uso.
Los wearables inteligentes son dispositivos electrónicos conectados de uso doméstico que pueden incorporarse a la ropa. [ cita requerida ]
Una de las cuestiones más importantes de los textiles electrónicos es que las fibras deben ser lavables. Por lo tanto, los componentes eléctricos deben estar aislados durante el lavado para evitar daños. [24]
Una nueva clase de materiales electrónicos que son más adecuados para los textiles electrónicos es la clase de materiales electrónicos orgánicos , porque pueden ser conductores y semiconductores, y están diseñados como tintas y plásticos. [ cita requerida ]
Algunas de las funciones más avanzadas que se han demostrado en el laboratorio incluyen:
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