Materiales más sostenibles con tecnología incorporada que ofrezcan nuevas soluciones en los sectores de los edificios inteligentes, sensores, electrónica de consumo, energía, salud, fitness y en la denominada e-piel. Esto es lo que busca e intenta desarrollar el proyecto europeo 1D-Neon, financiado por el programa Horizonte 2020.
El proyecto comenzó en abril de 2016 y finalizará en septiembre de 2020. Liderado por la Universidad de Cambridge (Reino Unido), el consorcio se compone de 14 miembros de diferentes países como Reino Unido, Portugal, Alemania, Italia, Países Bajos y España, que abarcan organizaciones dedicadas a la educación, investigación y tecnología de alto nivel, así como pequeñas, medianas y grandes empresas.
La participación española en el consorcio ha estado representada por el Centro Tecnológico Eurecat (Cataluña) y por la multinacional catalana Relats. El proyecto ha contado con un presupuesto de 9,116 millones de euros, de los cuales unos 7,9 millones han sido financiados por el programa europeo Horizonte 2020.
El proyecto 1D-Neon tiene dos objetivos. Por un lado, buscar materiales inteligentes basados en fibras; y, por otro lado, la construcción de una plataforma modular para la fabricación de productos industriales basados en estas fibras inteligentes.
Paquetes de trabajo y materiales
Para llevar a cabo el desarrollo de este proyecto, se optó por crear ocho paquetes de trabajo divididos en materiales, componentes, procesos de fabricación, aplicaciones piloto, modelado/simulación, seguridad y estandarización, y difusión.
Los materiales son uno de los aspectos importantes, debido a que no todas las fibras son válidas para implementar la tecnología, ya que deben tener unas características concretas como una buena conducción o resistencia.
Tras un estudio, los investigadores de 1D-Neon se centraron en seis tipos de nanomateriales basados en fibra como un polímero percolado conductivo y nanocompuestos para electrodos extensibles o nano-fibras de carbono y de materiales semiconductores activos para diodos de fibra y dispositivos de transistores.
Para los dispositivos fotónicos de fibra activa se decantaron por recubrimientos de compuestos de emisores orgánicos e inorgánicos, mientras que para los dispositivos de energía se aplican materiales nanoestructurados orgánicos e inorgánicos funcionales. Los sensores físicos y químicos se forman en capas activas incrustadas en la fibra, y los materiales conductores y adhesivos no conductores se utilizan para las interconexiones.
Tecnología incorporada en la fibra
Una vez establecidos los nanomateriales y el uso que se les aplicará, se requería incorporar la tecnología adecuada para generar los nuevos materiales inteligentes. El proyecto se ha centrado en cinco componentes básicos de fibra como electrodo estirable, transistor, emisor de luz, energía y dispositivos de sensor. Tras obtener todos los elementos, se planteó la cuestión del ensamblaje, lo que llevó al equipo de expertos a desarrollar una plataforma modular para la fabricación del material final.
Para la incorporación de las tecnologías en los materiales textiles se desarrollaron una serie de procesos, esquemas de integración y una estrategia de fabricación escalable. Como punto de partida se utilizarían materiales de fibra funcionales, los cuales se integrarían en componentes de fibras individuales y luego se tejerían las fibras en sistemas multifuncionales más complejos y estructurados implementados en textiles técnicos.
De esta forma, se han podido desarrollar cortinas con luces, pantallas de pared, textiles energéticos ecológicos y sensores inteligentes para e-piel. Un ejemplo de materiales inteligentes basados en fibra son una antena sintonizada y un condensador cosido en un sustrato de tela.
Este sistema está compuesto por una antena de 13.56 MHz realizada con un hilo conductor cosido sobre un sustrato de tela, un condensador electrónico, creado a partir de dos piezas de tela conductora; otra pieza de tela que funciona como un dieléctrico y un LED de salida. Este dispositivo permite transmitir energía eléctrica en modo inalámbrico.
Aplicaciones de uso
Los materiales inteligentes basados en fibra ofrecen un amplio abanico de posibilidades en la elaboración de nuevos dispositivos conectados. Por ejemplo, según los investigadores, estos elementos pueden aplicarse en el mercado de las pantallas o en el mercado de la iluminación interior, con textiles de iluminación de gran área como cortinas inteligentes y otros productos de aplicaciones de alta tecnología.
Por otro lado, se pueden utilizar para la recolección y el almacenamiento de energía, a través de telas inteligentes que capturan energía del propio medio ambiente y lo almacenan en las fibras de manera distribuida.
Por último, se pueden aplicar en el mercado de los sensores distribuidos. En este campo, los nuevos productos que se desarrollen serían capaces de transducir propiedades físicas y convertirlas en señales eléctricas para procesarse de manera local con la ayuda de componentes basados en fibra.
El proyecto 1D-Neon ha abierto un mundo de posibilidades a la hora de desarrollar dispositivos inteligentes a partir de materiales más ecológicos y económicos. Este tipo de tecnología se convierte en una evolución en el desarrollo de los edificios inteligentes, donde la tecnología se integra en productos corrientes para convertirlos en inteligentes y ofrecer nuevas funcionalidades.