Els investigadors del MIT ara incorporen dispositius semiconductors optoelectrònics d'alta velocitat, inclosos díodes emissors de llum (LED) i fotodetectors de díodes, dins de fibres que després es van teixir a Inman Mills, a Carolina del Sud, en teixits suaus i rentables i convertits en sistemes de comunicació. Això marca l'assoliment d'un objectiu molt desitjat de crear teles "intel·ligents" mitjançant la incorporació de dispositius semiconductors, el component clau de l'electrònica moderna, que fins ara era la peça que faltava per fabricar teles amb una sofisticada funcionalitat.
Aquest descobriment, segons els investigadors, podria desencadenar una nova "Llei de Moore" per a les fibres, és a dir, una ràpida progressió en què les capacitats de les fibres creixeran ràpidament i de forma exponencial amb el pas del temps, així com les capacitats dels microxips han crescut durant dècades.
Les fibres òptiques s'han produït tradicionalment mitjançant l'elaboració d'un objecte cilíndric anomenat "preforma", que és essencialment un model més escalat de la fibra, després escalfant-lo. El material suavitzat es dibuixa o tira cap avall sota la tensió i la fibra resultant es recull en un carrete.
L'avanç clau per produir aquestes noves fibres era afegir als díodes semiconductors d'emissió de llum de preforma de la mida d'un gra de sorra i un parell de cables de coure, una fracció de l'amplada del cabell. Quan s'escalfa en un forn durant el procés de dibuix de fibra, la preforma de polímer es llicita parcialment, formant una fibra llarga amb els díodes alineats al llarg del centre i connectats pels cables de coure.
En aquest cas, els components sòlids eren dos tipus de díodes elèctrics fabricats amb tecnologia microxip estàndard: díodes emissors de llum (LED) i díodes de fotosensió. Tant els dispositius com els cables mantenen les seves dimensions mentre tot es redueix al voltant d'ells" en el procés de dibuix, diu Rein. Les fibres resultants es van teixir en teixits, que van ser rentades 10 vegades per demostrar la seva practicitat com a possible material per a la confecció.
"Aquest enfocament afegeix una nova visió del procés de fabricació de fibres", diu Rein, que va ser l'autor principal del paper i va desenvolupar el concepte que va conduir al nou procés. "En lloc de dibuixar tot el material en estat líquid, es van barrejar en dispositius en forma de partícules, juntament amb cables de metall prim".
Un dels avantatges d'incorporar la funció al material de fibra és que la fibra resultant és inherentment impermeable. Per demostrar això, l'equip va col·locar algunes de les fibres de fotodetecció dins d'un tanc de peix. Una llum exterior de l'aquari transmet música (apropiadament, la "Música de l'aigua" de Handel) a través de l'aigua a les fibres en forma de senyals òptics ràpids. Les fibres del dipòsit convertiren els polsos de llum, tan ràpids que la llum es manté ferma a simple vista, a senyals elèctrics, que després es convertien en música. Les fibres van sobreviure a l'aigua durant setmanes.
Encara que el principi sàpiga simple, fent-lo funcionar de manera constant i assegurant-se que les fibres es puguin fabricar de forma fiable i quantitativa, ha estat un procés llarg i difícil. El personal de l'Institut Advanced Functional Fabric of America, liderat per Jason Cox i Chia-Chun Chung, va desenvolupar els camins per augmentar el rendiment i la fiabilitat general, fent que aquestes fibres estiguin preparades per a la transició a la indústria. Al mateix temps, Marty Ellis d'Inman Mills va desenvolupar tècniques per teixir aquestes fibres en teixits utilitzant un teler de fabricació industrial convencional.
Es preveu que els primers productes comercials que incorporen aquesta tecnologia arribaran al mercat des de l'any vinent, una progressió extraordinàriament curta des de la investigació de laboratori fins a la comercialització. Aquest desenvolupament ràpid del mercat laboral va ser una part clau de la creació d'un col·lectiu acadèmic-industrial-governamental com AFFOA, en primer lloc, diu. Aquestes aplicacions inicials seran productes especialitzats que impliquin comunicacions i seguretat. Serà el primer sistema de comunicació de la tela. En aquest moment, s'està en el procés de transició de la tecnologia als fabricants nacionals i la indústria a una velocitat i escala sense precedents.
Més enllà de les comunicacions, les fibres podrien tenir aplicacions significatives en el camp biomèdic. Per exemple, els dispositius que utilitzen aquestes fibres podrien utilitzar-se per fabricar una polsera que pogués mesurar els nivells d'oxigen de pols o sang, o es teixeixin en un embenat per controlar contínuament el procés de curació.
Font: Massachusetts Institute of Technology
