"Camisetas, jerseys y ropa interior que registran los latidos del
corazón, la respiración, la posición del usuario; La tendencia es la
ropa inteligente. Pero vienen con un "accesorio": una pila voluminosa
que debe recargarse regularmente. Sin embargo, pronto podrían deshacerse
de él gracias a un sensor de movimiento que funciona sin fuente de
energía externa, desarrollado en los laboratorios Polytechnique
Montréal, de Canadá.
Para afrontar este desafío, el equipo de investigación utilizó un
material piezoeléctrico, es decir, que tiene la propiedad de producir
energía eléctrica cuando se deforma. Durante varios años, el laboratorio
de Daniel Therriault, en el Departamento de Ingeniería Mecánica de
Polytechnique Montréal, ha estado trabajando en la adaptación de este
tipo de material a los procesos de impresión 3D. Este es el caso del
polímero que consiste en nanopartículas cerámicas que se ha utilizado en
este avance.
Pero para capturar y pasar la corriente eléctrica creada por el
material piezoeléctrico, los electrodos tenían que ser ensamblados en
ambos lados. Para reducir el número de pasos de fabricación, los
investigadores recurrieron a una pasta compuesta de nanopartículas de
plata que tenían las propiedades conductoras necesarias para actuar como
un electrodo.
¡Quedaba resaltar los dos componentes de la impresora 3D en una sola
pieza, sin mezclar! "Nos inspiramos en los tubos de pasta de dientes",
dice Daniel Therriault. Más específicamente, estos tubos que expulsan
una pasta cuyas rayas de color no se mezclan.
Para lograr el mismo efecto, los investigadores primero aplicaron dos
guiones de pasta conductora a las paredes internas del depósito de la
impresora 3D. Luego llenaron el tanque con la pasta compuesta que
contenía el polímero piezoeléctrico. "El gran desafío fue encontrar la
viscosidad adecuada para que salgan juntos al mismo tiempo", dice la
joven investigadora Sampada Bodkhe, cuyo sensor es la culminación del
trabajo de doctorado.
Después de muchas pruebas y errores, obtuvo el resultado deseado: un
delgado filamento impreso con dos colores distintos, capaz de enviar una
señal eléctrica por sí solo a la menor inflexión. Este avance fue
objeto de una solicitud de patente y un artículo en la revista Advanced
Engineering Materials, publicado en julio de 2018.
"Esto es algo que podría ser útil a corto y mediano plazo", dijo
Daniel Therriault. Para demostrarlo, los investigadores lo imprimieron
en una palanca que llevaba un ciclista en una bicicleta
estacionaria. Las ondas del voltaje emitido por el sensor siguieron, con
algunos detalles, el movimiento de la rodilla, filmado simultáneamente
por la cámara.
Para probar la sensibilidad de la tecnología, el equipo también la
imprimió en un suéter a la altura del pecho. Las variaciones en la
frecuencia y amplitud del voltaje registrado permitieron determinar si
la respiración del usuario era corta y superficial o lenta y
profunda. Para estos experimentos, los sensores estaban conectados
directamente a un sistema de adquisición de datos, pero eventualmente
podrían integrarse en un sistema inalámbrico.
El equipo de Daniel Therriault está trabajando actualmente para
insertar el sensor en el caucho de la suela de un zapato para contar los
pasos de su usuario. Y más allá de la ropa, la comunidad aeroespacial
podría beneficiarse del hallazgo a largo plazo. Un avión no tripulado, o
incluso un avión, podría detectar, con la ayuda de sensores de luz
integrados en su estructura, interrupciones en las condiciones de vuelo o
daños a la estructura para evitar accidentes.
* Más información, en el siguiente enlace:
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