Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) encontraron la forma de convertir una tela de aspecto común en una pantalla interactiva, informó New Atlas el 31 de octubre. No se trata de una pantalla cosida a una polera. La tela misma es la pantalla. Puede reproducir videos, mostrar notificaciones, medir la temperatura corporal y responder al tacto.

La tecnología que lo permite es una fibra electrónica sensible a la presión, con chips LED en miniatura, conexiones eléctricas y una capa táctil. Cada fibra mide cerca de 1 mm de grosor y 10 metros de largo.

Con un proceso de estirado térmico que integra miles de dispositivos microelectrónicos a lo largo de una sola fibra, el equipo creó capas táctiles y de píxeles dentro de un hilo de solo 1 milímetro de grosor y 10 metros de largo

Para la demostración, los investigadores incorporaron 54 de estas fibras en el antebrazo de una manga. Cada fibra trae 96 LED, lo que da una pantalla de 96 × 54 píxeles con un área de 168 × 105 mm, una tasa de refresco de 30 cuadros por segundo y 8 bits de profundidad de color. Es una resolución baja para los estándares actuales, pero alcanza para mostrar imágenes reconocibles, animaciones e interfaces gráficas simples. Y está en la manga de una camisa.

Además de las fibras de pantalla, los científicos sumaron a la prenda un micrófono, un parlante y varios sensores en fibras flexibles. El proyecto se detalla en la revista Nature.

¿Cómo funciona una fibra que es pantalla?

La primera parte del truco son las propias fibras electrónicas, que los investigadores llaman fibras de píxeles digitales. Cada una es un hilo largo y flexible de plástico que contiene una fila de chips LED en miniatura, cables eléctricos muy finos y una capa táctil. Cada LED funciona como un píxel que puede encenderse en distintos colores, mientras los cables llevan la energía y las instrucciones que les dicen a los LED qué mostrar.

Una capa bajo los LED detecta el tacto y enciende el píxel más cercano cuando se presiona la fibra

Meter toda esa electrónica en algo tan delgado y flexible como un hilo no fue fácil.

Los investigadores partieron alineando miles de chips LED RGB en miniatura en línea recta, con varios cables de cobre aislados, extremadamente delgados, corriendo a lo largo de ellos. Con un láser programable retiraron el aislante en los puntos exactos donde los cables debían conectarse a los LED. Después aplicaron soldadura y calentaron el conjunto, de modo que el metal fundido se uniera solo a los tramos de cobre expuestos. Con este método conectaron más de 5.000 chips a través de más de 20.000 conexiones eléctricas.

Con los LED y sus conexiones listos, usaron un proceso llamado estirado térmico para convertir el conjunto en fibra. Calentaron una estructura de polímero más grande hasta ablandarla y la estiraron hasta dejarla mucho más delgada y alargada, mientras le iban introduciendo la tira de LED interconectados. El proceso encapsuló la electrónica en un polímero transparente y flexible, e incorporó bajo los LED las capas conductoras para la detección táctil.

Del hilo a la pantalla de la manga

Cada fibra terminada funciona como una pantalla digital larga y angosta. Los LED tienen elementos emisores de luz roja, verde y azul cuyo brillo se ajusta para producir distintos colores. Un controlador envía instrucciones digitales por los cables de cobre, indicando a cada LED qué color producir y con qué brillo. Cada LED recibe sus instrucciones y pasa el resto de los datos al siguiente, así toda la fila puede mostrar colores y patrones distintos a la vez.

Con las fibras funcionando, el paso siguiente fue armar una pantalla táctil de verdad. En el prototipo, los investigadores incorporaron las 54 fibras, cada una con 96 LED controlables por separado, en la sección del antebrazo de una manga, y la convirtieron en una pantalla bidimensional funcional.

Además de la pantalla, sumaron a la prenda varias fibras electrónicas especializadas, fabricadas con la misma técnica.

  • Un micrófono y un parlante para comandos de voz y reproducción de audio.
  • Sensores de movimiento para detectar desplazamiento y orientación.
  • Un magnetómetro para la función de brújula.
  • Un sensor de temperatura para medir la temperatura corporal.
  • Un sensor de luz ambiente que ajusta solo el brillo de la pantalla.

Con estos componentes, la manga cumple varias funciones de los primeros teléfonos inteligentes. Reproduce videos con sonido, responde a comandos de voz, gira la imagen de forma automática y muestra la temperatura corporal de quien la usa. Según el pie de foto de NUS, también corre una calculadora, muestra una galería de fotos y recibe imágenes por Bluetooth.

¿Qué la distingue de otras telas electrónicas?

Las pantallas flexibles, los textiles electrónicos y la ropa inteligente ya existen. La mayoría de esos enfoques pega componentes electrónicos a la tela o integra funciones simples de detección e iluminación. Una interfaz gráfica táctil y programable construida con fibras electrónicas que son parte de la prenda es una primicia, según New Atlas.

Pese a toda la electrónica que lleva, los investigadores mostraron que la tela resistió 50 lavados a máquina y 1.000 ciclos de flexión sin un deterioro importante en la pantalla ni en la respuesta táctil. La arquitectura de fabricación integra más de 5.000 chips con más de 20.000 conexiones y conserva la flexibilidad y la transpirabilidad de la tela.

El profesor asistente Tural Khudiyev (segundo desde la derecha), de la Facultad de Diseño e Ingeniería de NUS, con los integrantes del equipo Heng Fu, estudiante de doctorado (primero desde la derecha), Ziang Li, candidato a doctor (segundo desde la izquierda), y Swetika Chaturvedi, asociada de investigación (primera desde la izquierda)

Entre las aplicaciones posibles está la ropa que muestra notificaciones, indicaciones de navegación y otra información sin tener que sacar el teléfono. En salud, una prenda podría monitorear de forma continua signos vitales como la temperatura corporal y la frecuencia cardíaca, y dejar que la persona vea y maneje sus datos de salud directo en la ropa.