Los investigadores han creado una fibra de bajo costo que se encoge cuando se calienta y recupera su forma cuando el calor se disipa. La fibra deformable es compatible con la maquinaria textil existente y no depende de sensores ni de otro hardware, por lo que se puede utilizar de diversas formas. Los investigadores llevan algún tiempo trabajando para producir fibras deformables que puedan incorporarse a los textiles y utilizarse para diversos fines, desde dar calor hasta acolchar aviones. Pero muchas fibras requieren hardware, lo que las hace poco prácticas para su uso fuera del laboratorio.
Ahora, investigadores del MIT y la Universidad Northeastern han desarrollado una fibra de accionamiento de bajo costo llamada FibeRobo que cambia de forma en respuesta a los cambios de temperatura y es compatible con la maquinaria de fabricación textil existente, lo que significa que tiene potencial para aplicaciones en el mundo real.
"Usamos textiles para todo. Construimos aviones con compuestos reforzados con fibra, cubrimos la Estación Espacial Internacional con telas resistentes a la radiación y las usamos para expresar estilo personal y ropa de alto rendimiento", dijo Jack Forman, autor principal del estudio. "Muchas cosas en nuestro entorno son adaptables y receptivas, pero las cosas que más necesitan ser adaptables y receptivas (los textiles) son completamente inertes".
Para crear una fibra que pudiera actuar y cambiar de forma silenciosamente y al mismo tiempo ser compatible con los procedimientos comunes de fabricación textil, los investigadores recurrieron a elastómeros de cristal líquido (LCE). Los cristales líquidos son una serie de moléculas que pueden fluir como un líquido, pero cuando se les permite sedimentar, se empaquetan en una disposición cristalina.
Integraron estas estructuras cristalinas en una red de elastómero estirable. Cuando se aplica calor al LCE, los cristales pierden alineación y juntan el elastómero, lo que hace que las fibras se encojan. Cuando se elimina el calor, las moléculas vuelven a su disposición original.
Las fibras se fabrican extruyendo lentamente la resina LCE calentada a través de una boquilla y curándola con luz ultravioleta. La luz tiene que ser la adecuada. Muy poca luz puede hacer que el material se separe y gotee; demasiada luz puede hacer que el material se apelmace. Luego, las fibras se sumergen en aceite para darles una capa suave y se curan nuevamente con una luz ultravioleta intensa para crear fibras fuertes y suaves. Finalmente, las fibras se recogen en un carrete en la parte superior y se sumergen en polvo para que puedan introducirse fácilmente en una máquina de fabricación textil.
"Podemos girar muchas perillas", dijo Forman. "Nos costó mucho desarrollar este proceso desde cero, pero al final nos dio mucha libertad a la hora de producir las fibras".
Todo el proceso, desde la síntesis química hasta el carrete terminado, dura aproximadamente un día y produce alrededor de un kilómetro (0,6 millas) de fibra lista para usar. La fibra, que los investigadores llamaron FibeRobo, cuesta 20 centavos por metro (3,3 pies) de producir, lo que la hace aproximadamente 60 veces más barata que las fibras que cambian de forma disponibles comercialmente. Puede encogerse un 40% sin doblarse, pero la versión segura para la piel sólo se encoge un 25%.
La fibra se puede utilizar en máquinas de coser industriales, máquinas de tejer y telares manuales no industriales, así como en crochet sin modificaciones en el proceso. Para probar las capacidades de FibeRobo, los investigadores utilizaron una máquina de tejer industrial para crear una chaqueta de compresión para el perro de Forman que "abraza" a la mascota a través de la señal Bluetooth de un teléfono inteligente.
También lo utilizaron para crear un sujetador deportivo adaptable bordado que se ajusta cuando el usuario comienza a moverse.
Los investigadores planean hacer que los componentes químicos de FibeRobo sean reciclables o biodegradables y simplificar el proceso de síntesis de polímeros para que los usuarios sin experiencia en laboratorio puedan fabricar los suyos propios.
"En última instancia, no se quiere un tejido mítico", dijo Forman. "Lo que quieres es una fibra que, cuando la uses, pertenezca a una colección de materiales; puedes usarla como cualquier otro material de fibra, pero tiene muchas capacidades nuevas y emocionantes".
Los investigadores esperan que en el futuro la gente pueda comprar un FibeRobo en una tienda de manualidades como si fuera un ovillo de hilo y utilizarlo para fabricar sus propios productos que cambian de forma.
La investigación se presentará en el 36º Simposio ACM sobre software y tecnología de interfaz de usuario en octubre de 2023. El siguiente vídeo, producido por el MIT, demuestra las capacidades de FibeRobo.