O mais recente desenvolvimento em têxteis e fibras é um tipo de hardware macio que você pode usar:tecido com dispositivos eletrônicos integrados.

Pesquisadores do MIT já incorporaram dispositivos semicondutores optoeletrônicos de alta velocidade, incluindo diodos emissores de luz (LEDs) e fotodetectores de diodo, dentro das fibras que foram então tecidas na Inman Mills, na Carolina do Sul, em macio, tecidos laváveis ​​e transformados em sistemas de comunicação. Isso marca a conquista de uma meta há muito almejada de criar tecidos "inteligentes" incorporando dispositivos semicondutores - o ingrediente-chave da eletrônica moderna - que até agora era a peça que faltava para fazer tecidos com funcionalidade sofisticada.

Esta descoberta, os pesquisadores dizem, poderia desencadear uma nova "Lei de Moore" para as fibras - em outras palavras, uma progressão rápida em que as capacidades das fibras cresceriam rápida e exponencialmente ao longo do tempo, assim como as capacidades dos microchips cresceram ao longo de décadas.

Os resultados são descritos esta semana no jornal Natureza em um artigo do ex-aluno de pós-graduação do MIT Michael Rein; seu orientador de pesquisa Yoel Fink, Professor de ciência dos materiais e engenharia elétrica do MIT e CEO da AFFOA (Advanced Functional Fabrics of America); junto com uma equipe do MIT, AFFOA, Inman Mills, EPFL em Lausanne, Suíça, e Lincoln Laboratory.

As fibras ópticas têm sido tradicionalmente produzidas fazendo um objeto cilíndrico chamado de "pré-forma, "que é essencialmente um modelo ampliado da fibra, em seguida, aquecê-lo. O material amolecido é então puxado ou puxado para baixo sob tensão e a fibra resultante é coletada em um carretel.

O principal avanço para a produção dessas novas fibras foi adicionar ao pré-molde diodos semicondutores emissores de luz do tamanho de um grão de areia, e um par de fios de cobre com uma fração da largura de um fio de cabelo. Quando aquecido em um forno durante o processo de extração da fibra, a pré-forma de polímero parcialmente liquefeita, formando uma fibra longa com os diodos alinhados ao longo de seu centro e conectados por fios de cobre.

Nesse caso, os componentes sólidos eram dois tipos de diodos elétricos feitos com a tecnologia de microchip padrão:diodos emissores de luz (LEDs) e diodos fotossensíveis. "Tanto os dispositivos quanto os fios mantêm suas dimensões enquanto tudo encolhe ao seu redor" no processo de desenho, Rein diz. As fibras resultantes foram então tecidas em tecidos, que foram lavadas 10 vezes para demonstrar sua praticidade como possível material para roupas.

"Esta abordagem adiciona uma nova visão sobre o processo de fabricação de fibras, "diz Rein, quem foi o autor principal do artigo e desenvolveu o conceito que levou ao novo processo. "Em vez de reunir todo o material em estado líquido, nós misturamos em dispositivos em forma de partículas, junto com finos fios de metal. "

Uma das vantagens de incorporar função ao próprio material de fibra é que a fibra resultante é inerentemente à prova d'água. Para demonstrar isso, a equipe colocou algumas das fibras fotodetectoras dentro de um tanque de peixes. Uma lâmpada fora do aquário transmitia música (apropriadamente, "Water Music" de Handel) através da água até as fibras na forma de sinais ópticos rápidos. As fibras do tanque converteram os pulsos de luz - tão rápidos que a luz parece estável a olho nu - em sinais elétricos, que foram então convertidos em música. As fibras sobreviveram na água por semanas.

Embora o princípio pareça simples, fazendo funcionar de forma consistente, e certificando-se de que as fibras podem ser fabricadas de forma confiável e em quantidade, tem sido um processo longo e difícil. Funcionários do Advanced Functional Fabric of America Institute, liderado por Jason Cox e Chia-Chun Chung, desenvolveu os caminhos para aumentar o rendimento, Taxa de transferência, e confiabilidade geral, tornando essas fibras prontas para a transição para a indústria. Ao mesmo tempo, Marty Ellis, da Inman Mills, desenvolveu técnicas para tecer essas fibras em tecidos usando um tear em escala de manufatura industrial convencional.

"Este artigo descreve um caminho escalonável para incorporar dispositivos semicondutores às fibras. Estamos prevendo o surgimento de um análogo da 'lei de Moore' nas fibras nos próximos anos, "Fink diz." Isso já está nos permitindo expandir as capacidades fundamentais dos tecidos para abranger as comunicações, iluminação, monitoramento fisiológico, e mais. Nos próximos anos, os tecidos fornecerão serviços de valor agregado e não serão mais selecionados apenas por sua estética e conforto. "

Ele diz que os primeiros produtos comerciais que incorporam essa tecnologia chegarão ao mercado já no próximo ano - uma progressão extraordinariamente curta da pesquisa de laboratório para a comercialização. Esse rápido desenvolvimento do laboratório para o mercado foi uma parte fundamental do motivo para a criação de uma colaboração acadêmica-indústria-governo, como a AFFOA, em primeiro lugar, ele diz. Essas aplicações iniciais serão produtos especializados envolvendo comunicações e segurança. "Vai ser o primeiro sistema de comunicação de tecido. Estamos agora no processo de transição da tecnologia para os fabricantes e a indústria nacionais em uma escala e velocidade sem precedentes, " ele diz.

Além de aplicativos comerciais, Fink diz que o Departamento de Defesa dos Estados Unidos - um dos maiores apoiadores da AFFOA - "está explorando as aplicações dessas idéias para nossas mulheres e homens uniformizados".

Além das comunicações, as fibras podem ter aplicações significativas no campo biomédico, dizem os pesquisadores. Por exemplo, dispositivos que usam essas fibras podem ser usados ​​para fazer uma pulseira que mede o pulso ou os níveis de oxigênio no sangue, ou ser tecido em uma bandagem para monitorar continuamente o processo de cicatrização.