Tecnología de hilatura para textiles inteligentes y prendas de vestir

Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur, la Universidad de California y la Universidad de Nanjing han desarrollado un método para crear textiles suaves con capacidades electrónicas.

Recientemente, los investigadores en el campo de la ciencia de los materiales se han dedicado al avance de las fibras suaves y flexibles que tienen el potencial de revolucionar el desarrollo de la electrónica innovadora. Estas fibras versátiles prometen aplicaciones como ropa con sensor inteligente, soluciones energéticas y dispositivos biométricos portátiles.

Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur, la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) y la Universidad de Nanjing en China han introducido un enfoque novedoso para fabricar textiles suaves con propiedades electrónicas. Las fibras suaves permiten textiles inteligentes para aplicaciones energéticas, de sensores y terapéuticas. La fabricación de fibras funcionales es un desafío, pero nuestro enfoque de hilatura, inspirado en la hilatura de seda de araña, utiliza la separación de fases espontánea sin necesidad de altas temperaturas, exceso de solventes o sistemas complejos.

El equipo creó una solución de poliacrilonitrilo (PAN) e iones de plata en dimetilformamida (DMF). Los complejos a base de plata conocidos como PANSion mejoraron la solución de hilado y permitieron que las fibras se hilaran en condiciones ambientales. Los iones de plata en la solución se convierten en nanopartículas de plata (AGNP), lo que permite la conductividad en los textiles hilados. Estas fibras tienen potencial para textiles inteligentes, dispositivos de energía delgada y sensores portátiles. Cuando se hila en fibras, la solución de los investigadores experimenta una transición de fase líquida-sólida espontánea provocada por el aire y la humedad, llamada separación de fase inducida por vapor no solvente (NVIPS).

Al imitar el proceso de hilado de la seda, una mezcla de poliacrilonitrilo e iones de plata forma una red supramolecular elástica con complejos de coordinación de plata y nanopartículas de plata reducidas in situ. El enfoque a presión y temperatura ambiente produce fibras funcionales suaves mecánicamente estirables (más del 500 % de elongación), fuertes (más de 6 MPa) y eléctricamente conductoras (aprox. 1,82 S m−1). El equipo validó la técnica de hilado mediante la producción de fibras utilizadas en dos dispositivos: un guante sensor y una máscara facial inteligente. Utilizaron un guante disponible comercialmente como sustrato para el guante sensor e incrustaron su fibra hilada PAN-Sion. El guante inteligente detecta cambios en la resistencia cuando se flexiona o se expone a superficies frías y calientes y los convierte en señales que se envían a dispositivos digitales.

Los investigadores creen que las fibras tienen potencial para varios dispositivos y tecnologías portátiles. Además, su técnica de hilado y su solución podrían inspirar el desarrollo de enfoques similares para fibras funcionales con propiedades electrónicas.

Referencia: Songlin Zhang et al., Biomimetic Spinning of Soft Functional Fibers by Spontaneous Phase Separation, electrónica natural (2023). DOI: 10.1038/s41928-023-00960-w