Investigadores en China han desarrollado fibras conductoras a base de poliuretano-que pueden estirarse hasta cinco veces su longitud original, auto-repararse después de ser cortadas y soportar textiles iluminados-que responden al tacto.
Las fibras se produjeron hilando-en húmedo una mezcla de poliuretano y un líquido iónico. La red conductora de iones-interconectada resultante mantuvo vías para el movimiento de iones mientras las cadenas de PU circundantes sufrían una deformación sustancial.
Investigadores de la Universidad de Donghua, la Universidad de Jilin y el Grupo FAW de China incorporaron las fibras en dispositivos electroluminiscentes de corriente alterna-diseñados para pantallas portátiles e interfaces hombre-máquina.
Las fibras alcanzaron un alargamiento del 500% y una conductividad iónica de 2,8 × 10−6 S/cm. El equipo de investigación dijo que mantuvieron un rendimiento mecánico estable durante ciclos de estiramiento repetidos sin degradación obvia.
El líquido iónico disperso dentro de la matriz elastomérica de PU permitió que la red conductora acomodara el movimiento sin interrumpir el transporte de iones. Esto permitió que los dispositivos siguieran emitiendo luz mientras sufrían grandes deformaciones.
Los investigadores también demostraron una iluminación sensible al tacto-mediante un acoplamiento capacitivo entre el cuerpo del usuario y la fibra. Tocar el dispositivo alteró su campo eléctrico y desencadenó una respuesta visible sin requerir un interruptor mecánico convencional.
Después de cortar una fibra, las interacciones dinámicas dentro del poliuretano permitieron que las superficies cortadas se volvieran a conectar a temperatura ambiente. Luego, el líquido iónico restableció la vía conductora interna, restaurando tanto la conducción eléctrica como el rendimiento de emisión de luz.
El equipo dijo que las fibras electroluminiscentes convencionales a menudo tienen dificultades para combinar elasticidad, durabilidad mecánica y salida de luz estable. El daño a una vía conductora puede desactivar permanentemente estos dispositivos, mientras que el movimiento repetido puede causar grietas, delaminación o pérdida de conductividad.
Los investigadores creen que la combinación de elasticidad, auto-reparación y capacidad de respuesta al tacto podría hacer que las fibras de PU sean adecuadas para ropa inteligente, pantallas flexibles e interfaces interactivas entre hombre-máquina.
El trabajo aún se encuentra en la etapa de laboratorio y los investigadores no informaron sobre pruebas de fabricación a escala-comercial, pruebas de lavado ni rendimiento a largo plazo-en condiciones normales de uso-de la prenda.
El estudio, "Las fibras conductoras iónicas ultraestirables y mecánicamente robustas permiten dispositivos electrónicos electroluminiscentes portátiles con gran tolerancia a la deformación y acoplamiento capacitivo del cuerpo-", se publicó en la revistaRevista de ciencia de materialesel 11 de agosto.