La arqueología revela que los seres humanos empezaron a llevar ropa hace unos 170.000 años, muy cerca de la penúltima glaciación. Aun hoy, la ropa que lleva la mayoría de los seres humanos modernos apenas se diferencia de aquellas primeras prendas. Pero eso está a punto de cambiar, a medida que la electrónica flexible se teje cada vez más en lo que se denomina «tejidos inteligentes».
Muchos de estos productos ya están a la venta, como mallas que proporcionan suaves vibraciones para facilitar la práctica del yoga, camisetas que registran el rendimiento de los jugadores y sujetadores deportivos que controlan la frecuencia cardíaca. Los tejidos inteligentes tienen posibles aplicaciones prometedoras en la atención sanitaria (medición de la frecuencia cardíaca y la presión arterial), la defensa (seguimiento de la salud y los niveles de actividad de los soldados), los automóviles (ajuste de la temperatura de los asientos para que los pasajeros estén más cómodos) e incluso las ciudades inteligentes (permitir que las señales se comuniquen con los transeúntes).
Lo ideal es que los componentes electrónicos de estas prendas —sensores, antenas para transmitir datos y baterías para suministrar energía— sean pequeños, flexibles y apenas perceptibles para quienes las llevan. Eso ya ocurre con los sensores, muchos de los cuales incluso se pueden lavar a máquina. Sin embargo, la mayoría de las antenas y baterías son rígidas y no son impermeables, por lo que hay que quitarlas de la ropa antes de lavarla.
Mi trabajo en el Laboratorio de Electrociencia de la Universidad Estatal de Ohio tiene como objetivo fabricar antenas y fuentes de energía igual de flexibles y lavables. En concreto, estamos bordando componentes electrónicos directamente en los tejidos mediante hilos conductores, a los que llamamos «e-threads».
Bordado de antenas
Los e-threads con los que trabajamos son haces de filamentos de polímero retorcidos que les dan resistencia; cada uno lleva un recubrimiento metálico que conduce la electricidad. El núcleo de polímero de cada filamento suele ser de Kevlar o Zylon, mientras que el recubrimiento exterior es de plata. Luego se retuercen decenas o incluso cientos de estos filamentos para formar un solo e-thread, que suele medir menos de medio milímetro de diámetro.
Estos e-threads se pueden utilizar fácilmente con equipos comerciales de bordado habituales: las mismas máquinas de coser conectadas a un ordenador que la gente usa a diario para poner su nombre en chaquetas deportivas y sudaderas. Las antenas bordadas son ligeras y tan eficaces como sus equivalentes rígidas de cobre, y pueden tener un nivel de complejidad comparable al de las placas de circuito impreso más avanzadas.
Incluso podemos combinar nuestras antenas de e-thread con hilos normales en diseños más complejos, como integrar antenas en logotipos corporativos u otros diseños. Hemos logrado bordar antenas en tejidos tan finos como la organza y tan gruesos como el Kevlar. Una vez bordados, los cables pueden conectarse a sensores y baterías mediante soldadura tradicional o interconexiones flexibles que permiten enchufar los componentes entre sí.
Hasta ahora, hemos podido crear gorros inteligentes que leen señales cerebrales profundas para pacientes con Parkinson o epilepsia. Hemos bordado antenas en camisetas para ampliar el alcance de las señales Wi-Fi hasta el teléfono móvil de quien las lleva. También hemos fabricado colchonetas y sábanas que miden la estatura de los bebés para detectar diversas afecciones médicas de la primera infancia. Además, hemos creado antenas plegables que miden cuánto se ha doblado o levantado la superficie sobre la que está colocado el tejido.
Más allá de las antenas
Mi laboratorio también colabora con otros investigadores de la Universidad Estatal de Ohio, entre ellos la química Anne Co y el médico Chandan Sen, para fabricar generadores de energía miniaturizados y flexibles basados en tejidos.
Utilizamos un proceso parecido a la impresión por inyección de tinta para depositar zonas alternas de puntos de plata y zinc sobre el tejido. Cuando esos metales entran en contacto con el sudor, una solución salina o incluso fluidos procedentes de heridas, la plata actúa como electrodo positivo y el zinc como electrodo negativo, y la electricidad fluye entre ambos.
Hemos generado pequeñas cantidades de electricidad con solo humedecer el tejido, sin necesidad de circuitos ni componentes adicionales. Es una fuente de energía totalmente flexible y lavable que puede conectarse a otros dispositivos electrónicos ponibles, lo que elimina la necesidad de baterías convencionales.
Tanto en conjunto como por separado, estos dispositivos electrónicos flexibles y ponibles transformarán la ropa en dispositivos conectados capaces de detectar y comunicar, que encajarán bien en el tejido de un siglo XXI interconectado.
