E-fabrics (también conocido por el término "tejido electrónico" o " tejido inteligente "): un tipo de textil que contiene productos electrónicos (incluidas computadoras pequeñas ) y en el que se aplican tecnologías digitales . Muchos tipos de ropa inteligente de alta tecnología, así como las tecnologías que se utilizan en su producción, contienen textiles electrónicos.
Los textiles electrónicos deben distinguirse de las computadoras portátiles que están integradas en los componentes de la ropa, ya que la atención se centra en la integración perfecta de componentes electrónicos como microcomputadoras , sensores o interruptores en las telas.
Dichas tecnologías se combinan bajo el término general Fibertronics ( ing. fibra - fibras y electorincs - electrónica ). Esta disciplina se ocupa del estudio de la aplicación de las posibilidades de la electrónica en la producción de tejidos.
Los materiales básicos necesarios para crear textiles electrónicos, hilos y tejidos conductores existen desde hace más de 1000 años. En particular, los artesanos han estado envolviendo finas láminas de metal, generalmente oro y plata, alrededor de hilos de tela durante siglos [1] . Por ejemplo, muchos de los vestidos de la reina Isabel I estaban bordados con hilo dorado .
A finales del siglo XIX, a medida que la gente evolucionaba y se acostumbraba a los aparatos eléctricos, los diseñadores e ingenieros comenzaron a combinar la electricidad con la ropa y la joyería, desarrollando una serie de collares, sombreros, broches y trajes luminosos y motorizados [2] [3] . Por ejemplo, a finales de 1800, una persona podía contratar mujeres jóvenes vestidas con vestidos de noche de colores claros con tachuelas de Electric Girl Lighting Company para organizar cócteles [4] .
En 1968, el Museo de Artesanía Moderna de la ciudad de Nueva York realizó una exposición innovadora llamada "Body Cover" que exploraba la relación entre la tecnología y la ropa. El programa presentó trajes espaciales de astronautas junto con ropa que podía inflarse y desinflarse, incendiarse, calentarse y enfriarse [5] . De particular interés en esta colección es el trabajo de Diana Dew, una diseñadora que creó una línea de moda electrónica que incluía vestidos de noche electroluminiscentes y cinturones que podían emitir sirenas de alarma [6] .
En 1985, el inventor Harry Wainwright creó la primera sudadera totalmente animada. La camiseta consistía en fibra óptica, cables y un microprocesador para controlar fotogramas de animación individuales. Como resultado, apareció una caricatura a todo color en la superficie de la camiseta. En 1995, Wainwright inventó la primera máquina para procesar fibra óptica en textiles, un proceso requerido para la producción en masa, y en 1997 contrató al diseñador de máquinas alemán Herbert Selbach de Selbach Machinery para fabricar la primera máquina CNC del mundo capaz de implantar fibra óptica automáticamente en cualquier material flexible. Obteniendo la primera de una docena de patentes basadas en LED/pantallas ópticas y hardware en 1989, las primeras máquinas CNC entraron en producción en 1998, comenzando con los abrigos de animación de los parques de Disney en 1998. Las primeras chaquetas de ECG con pantalla biofísica que usan pantallas LED/ópticas fueron creadas por Wainwright y David Bychkov, director ejecutivo de Exmovere en ese momento en 2005 usando sensores GSR en un reloj conectado a través de Bluetooth a una pantalla lavable a máquina incorporada en una chaqueta de mezclilla, y se demostraron en la conferencia Smart Fabrics celebrada en Washington, DC el 7 de mayo de 2007. Wainwright presentó tecnologías adicionales de telas inteligentes en dos conferencias de pantallas flexibles Flextech celebradas en Phoenix, Arizona, que demostraron pantallas digitales infrarrojas integradas en telas para IFF ( identificar amigo o enemigo ), que BAE Systems presentó para su evaluación en 2006 y recibió una Premio Mención de Honor de la NASA en 2010 por sus resúmenes técnicos, concurso Future Design. El personal del MIT compró varios abrigos completamente animados para que sus investigadores los usaran en demostraciones en 1999 para llamar la atención sobre su investigación de "Computadora portátil". A Wainwright se le asignó hablar en una conferencia de textiles y coloristas en Melbourne, Australia, el 5 de junio de 2012, donde se le pidió que exhibiera sus creaciones de telas que cambian de color con cualquier teléfono inteligente, indican a las personas que llaman en teléfonos móviles sin pantalla digital y contienen Wi -Características de seguridad .Fi, que protegen carteras y efectos personales contra robos.
A mediados de la década de 1990, un grupo de investigadores del MIT dirigido por Steve Mann , Tad Starner y Sandy Pentland comenzó a desarrollar lo que llamaron computadoras portátiles . Estos dispositivos consistían en hardware de computadora tradicional adherido y usado en 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 Remy Post, comenzó a explorar cómo dichos dispositivos podrían integrarse de manera más elegante en la ropa y otros sustratos blandos. Entre otros desarrollos, este equipo investigó la integración de la electrónica digital con tejidos conductores y desarrolló un método para bordar circuitos electrónicos [7] [8] . Uno de los primeros microcontroladores portátiles basados en Arduino disponibles comercialmente, llamado Lilypad Arduino, también fue creado en el MIT Media Lab por Leah Buchley.
Casas de moda como CuteCircuit utilizan textiles electrónicos para sus colecciones de alta costura y proyectos especiales. La camiseta de abrazos CuteCircuit permite al usuario enviar abrazos electrónicos a través de sensores dentro de la ropa.
Existen dos tipos de integración de componentes electrónicos y tejidos:
Los textiles electrónicos son principalmente hilos, textiles y tejidos conductores, mientras que la otra mitad de los proveedores y fabricantes utilizan polímeros conductores como el poliacetileno y el polifenileno vinileno) [11] .
La mayoría de los proyectos de investigación y comerciales en e-textiles son híbridos, en los que los componentes electrónicos integrados en los textiles se conectan a dispositivos o componentes electrónicos clásicos. Algunos ejemplos son los botones táctiles que están completamente fabricados en formas textiles utilizando tejidos textiles conductores, que luego se conectan a dispositivos como reproductores de música o LED que se montan en redes de fibra conductora tejida para formar pantallas [12] .
Los sensores impresos para el control tanto fisiológico como ambiental se han integrado en los textiles [13] , incluido el algodón [14] , Gore-Tex [15] y el neopreno [16] .
El tejido textil inteligente se puede fabricar con materiales que van desde el tradicional algodón, poliéster y nailon hasta el moderno Kevlar con características integradas. En la actualidad, sin embargo, son de interés los tejidos con conductividad eléctrica. Se han producido telas conductoras de electricidad depositando nanopartículas de metal alrededor de fibras y telas tejidas. Los tejidos metálicos resultantes son conductores, hidrofílicos y tienen un área de superficie electroactiva alta. Estas propiedades los convierten en sustratos ideales para la biodetección electroquímica, que se ha demostrado en la detección de ADN y proteínas [17] .
Hay dos tipos de productos textiles inteligentes (tela) que se han desarrollado y estudiado para el control de la salud: tela con electrónica táctil basada en textiles y tela que cubre la electrónica táctil tradicional. Se ha demostrado que el tejido se puede usar para incorporar un hilo eléctricamente conductor en un tejido para producir un tejido que se puede usar 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 más recientes han demostrado que los filamentos conductores pueden desempeñar un papel importante en la fabricación de sensores textiles hechos de tela o mallas metálicas recubiertas con plata o núcleos de metal conductor entretejidos en la tela.
En la investigación, existen dos enfoques amplios para fabricar ropa con electrodos sensores de ECG:
Al igual que en la electrónica clásica, la creación de capacidades electrónicas con fibras textiles requiere el uso de materiales conductores y semiconductores, como los textiles conductores. Hoy en día, hay una serie de fibras comerciales que incluyen fibras metálicas mezcladas con fibras textiles para formar fibras conductoras que se pueden tejer o reticular [19] . Sin embargo, dado 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 fuertes estiramientos y flexiones durante su uso.
Uno de los problemas más importantes con los textiles electrónicos es que las fibras deben ser lavables. Por lo tanto, los componentes eléctricos deben aislarse durante el lavado para evitar daños [20] .
Una nueva clase de materiales electrónicos que es más adecuada para textiles electrónicos es la clase de materiales electrónicos orgánicos, ya que pueden ser tanto conductores como semiconductores, y se fabrican en forma de tintas y plásticos.
Algunas de las características más avanzadas que se han demostrado en el laboratorio incluyen: