textiles inteligentes

7/21/2019 Textiles Inteligentes

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Un estado del arte de los Textiles Inteligentes

Extracto:

El presente documento tiene por objetivo presentar una variedad de importantes avancesy productos que están surgiendo a raíz de los tejidos inteligentes. En una primera partese definirán lo que son los textiles inteligentes según las diferentas clases excitantes. Enla segunda parte, se presentan los principales materiales “inteligentes cr!micos,luminiscentes, a cambio de fases y fotovoltaicos y sus funcionamiento básico así comosus utilizaciones en el ámbito de los "#$% &"mart %extile and $nteractive #abrics',ilustradas en diversos ejemplos concretos. Este artículo tambi(n )ace referencia aalgunas evoluciones en los materiales de conducci!n t(rmica y el(ctrica. En la última

parte, se abarca el tema de los e*textiles presentando diversas áreas donde se muestranlas utilidades de la “textronica. "e citan una serie de prototipos y productos que tienenaplicaciones en diversos ámbitos como salud, seguridad, para ámbito militar, etc. El

presente documento servirá para mostrar ejemplos concretos de innovacionesdisponibles en el campo de los textiles inteligentes.



Durante los últimos diez años, la industria de textil tradicional, que durante décadas ha

favorecido a la calidad, ha cambiado su estrategia para apoyar la innovación y la

creación de nuevos productos y funcionalidades. sta inversión ha permitido la

consolidación de la aparición de dos !reas" #$extiles $écnicos% y #$extiles &nteligentes y $e'idos &nteractivos ()*&$+%.

I. Introducción

+os expertos econ!micos del mundo textil presentan los textiles inteligentes como la pr!xima generaci!n de fibras, tejidos y artículos que se producirán - gracias a susenormes posibilidades y funcionalidades. /ueden ser descritos como materiales textilesque piensan por sí mismos, por ejemplo, a trav(s de la incorporaci!n de dispositivoselectr!nicos o de materiales inteligentes. 0uc)os tejidos inteligentes ya se utilizan entipos de ropa avanzados, principalmente para prendas de protecci!n y seguridad, aunque

se están abarcando con (xito conceptos de moda, comodidad e innovaci!n.

1na de las principales razones del rápido desarrollo de los textiles inteligentes es laimportante inversi!n )ec)a por la industria militar. Esto es debido a que los utilizan endiversos proyectos tales como c)aquetas de invierno para condiciones de temperaturaextremas o uniformes que cambien el color para mejorar los efectos de camuflaje.

+os textiles inteligentes proporcionan una evidencia del potencial y de las enormesoportunidades que todavía pueden realizarse en la industria del textil, en la moda o en eldise2o, así como en el sector de textiles t(cnicos. /or otro lado, estos progresos son elresultado de la colaboraci!n activa entre personas de diferentes disciplinas3 ingeniería,ciencia, dise2o, desarrollo de procesos, business y mar4eting. 5uestra vida cotidiana, enlos pr!ximos a2os, se regulará significativamente por dispositivos inteligentes y muc)osde estos dispositivos estarán integrados en prendas o distintos sustratos textiles.

II. Definición y clasificación de textiles inteligentes:

+os textiles inteligentes se definen como textiles que pueden detectar y reaccionar acondiciones medioambientales o a estímulos mecánicos, t(rmicos, químicos, fuentesel(ctricas o magn(ticas."egún su actividad funcional los textiles inteligentes pueden ser clasificados en tres

categorías 63Textiles Inteligentes Pasivos: +a primera generaci!n de textiles inteligentes, loscuáles solamente pueden detectar las condiciones medioambientales o estímulos.

Textiles Inteligentes Activos: +a segunda generaci!n son textiles que tienen lacapacidad de detectar y de actuar en frente a una determinada situaci!n. +os detectoresactúan sobre la se2al detectada tanto directamente como de una unidad central decontrol. +os %extiles $nteligentes 7ctivos tienen una memoria de la forma, soncamale!nicos, )idr!fugos y permeables al vapor &)idrofílico 8 no poroso', puedenalmacenar calor, son termorreguladores, absorben el vapor, etc9

Textiles Ultra Inteligentes: +os %extiles 1ltra $nteligentes son la tercerageneraci!n de estos textiles. :stos pueden detectar, reaccionar y adaptarse a las

condiciones y estímulos del medio. 1n textil ultra inteligente esencialmente consiste enuna unidad, la cuál trabaja como cerebro, con capacidad cognitiva, que razona y



reacciona. En la actualidad la producci!n de textiles ultra inteligentes es una realidaddebido a una uni!n acertada de textiles tradicionales y nuevos tejidos con otras ramas dela ciencia como3 ciencia de los materiales, mecánica estructural, tecnología de sensoresy de detectores, avanzada tecnología de procesos, electr!nica, comunicaci!n,inteligencia artificial, biología etc.

+os nuevos materiales para fibras y los que forman parte de tejidos, junto a loscomponentes electr!nicos miniaturizados )acen posible la creaci!n de textilesinteligentes, de este modo se crean las verdaderas prendas inteligentes realmentellevables. Estas ropas inteligentes son utilizadas como prenda de diario, aportandosoluciones o ayudas a varias situaciones según los usos dise2ados.

continuación, en el documento, se explican las dos principales maneras de

fabricación de )*&$, materiales inteligentes y dispositivos electrónico.

III. Materiales Inteligentes y usos en SFIT.

+os materiales ;$nteligentes< o ;#uncionales< generalmente forman parte de un ;"istema$nteligente< que tiene la capacidad de detectar el ambiente y sus efectos y, si es desegunda o tercera generaci!n es tambi(n capaz de responder a ese estímulo externogracias a un mecanismo activo de control. +os materiales $nteligentes y sistemasocupan ;un espacio de la tecnología< que tambi(n incluyen las áreas de sensores y dedetectores.

III.1 Materiales de cambio de fase ara termorregulación

III.1.1. !rinciio y Materiales

1n material normal absorbe calor durante un proceso de calefacci!n mientras sutemperatura se eleva constantemente. El calor es almacenado en el material y liberadoen el ambiente a trav(s de un proceso reverso de enfriamiento. =urante este proceso, latemperatura del material disminuye continuamente. /or ejemplo, un material de textilnormal absorbe cerca de un >ilojulio por cada 4ilogramo de calor mientras que sutemperatura se eleva en un grado ?entígrado.

?omparando, la absorci!n del calor durante el proceso de fusi!n de un material decambio de fase &/?03 /)ase c)anging materials' con un proceso normal de calefacci!n,

la cantidad de calor absorbida es muc)o más alta si un /?0 se funde. 1na parafina*/?0, por ejemplo, absorbe aproximadamente 6@@ >iloAulios por 4ilogramo de calor siexperimenta un proceso de fundido. =e modo que si un textil absorbe la misma cantidadde calor, su temperatura necesitaría ser aumentada en 6@@ B?. +a gran cantidad de calor absorbida por la parafina en el proceso de fundici!n es liberada en los alrededores en un

proceso de enfriado que comienza con la temperatura de cristalizaci!n del /?0.=espu(s de comparar las capacidades del almacenaje de calor de textiles y de los /?0,se concluye que al aplicar parafina*/?0 a textiles sus capacidades de almacenamientode calor pueden ser substancialmente realzadas C. En efecto, durante el proceso defundido completo, la temperatura del /?0 así como su area alrededor sigue siendoconstante. El aumento no deseado de la temperatura al proceso normal de la calefacci!n

no ocurre. $gual pasa con el proceso de cristalizaci!n. =urante todo el proceso de lacristalizaci!n la temperatura del /?0 no cambia tampoco. +a transferencia de alta



temperatura durante el proceso de fundido, así como el proceso de la cristalizaci!n sincambio de temperatura, )ace del /?0 un campo de inter(s para aplicaciones dealmacenaje del calor.

En su uso en textiles, la parafina es utilizada en estado s!lido o líquido. /ara prevenir la

disoluci!n de la parafina en el estado líquido, es incluida en esferas plásticas peque2ascon diámetros de solamente unos micr!metros. Estas esferas microsc!picas quecontienen el /?0 se llaman las microcápsulas*/?0. +a parafina microencapsulada seaplica sobre fibras acrílicas y en espumas de poliuretano se aplica en un recubrimientosobre la superficie de una estructura del textil.

#igura -3 /?0 en los textiles

III.1.". #licaciones en Textiles Inteligentes

+as prendas deportivas tienen que proporcionar un equilibrio entre el calor generado por el cuerpo mientras se practica una actividad física y el calor liberado al ambiente. +as

prendas deportivas comunes no satisfacen siempre este requisito. El calor generado por el cuerpo durante una actividad física intensa a menudo no es liberado al ambiente en lacantidad necesaria, y como resultado genera una situaci!n de estr(s t(rmico. /or otra

parte, durante los períodos de descanso entre actividades se genera menos calor por elcuerpo )umano. "i se mantiene la misma liberaci!n de calor, es probable que se dencasos de leve )ipotermia D. Existen algunas prendas comerciales que poseenmicrocápsulas*/?0, como por ejemplo la marca registrada 1%+7"% F, que ayuda a

prevenir ese tipo de incomodidades. =e )ec)o, en el caso de la generaci!n de calor,/?0 absorbe la energía gracias al proceso de solidificaci!n. Ese sistema permiteregulaciones t(rmicas de la prenda y del usuario.

III. ". Materiales de memoria de forma

III. ".1 !rinciio

Existen dos tipos de materiales con memoria de la forma G. +a primera clase sonmateriales estables en dos o más estados de temperatura. En estos diversos estados detemperatura, tienen el potencial de asumir diversas formas, cuando )an alcanzado sutemperatura de transformaci!n. 1> =efence ?lot)ing and %extiles 7gency )an sido

pioneras en esa tecnología. +os otros tipos de materiales con memoria de forma son los polímeros electroactivos que pueden desformarse en respuesta a estímulos el(ctricos. Enla última d(cada )a )abido acontecimientos significativos en polímeros electroactivos

&E7/s3 Electroactive polymers' capaces de producir un cambio substancial en eltama2o o forma y generar fuerza para la actuaci!n de mecanismos en una variada serie



de aplicaciones. En contraste con muc)os sistemas de actuaci!n convencional, muc)ostipos de E7/s son tambi(n capaces de proporcionar funciones de detecci!n, incluso unagamma de mecanismos básicos de actuaci!n, fuerza y niveles de desplazamiento.

III."." Materiales

+as aleaciones con memoria de la forma, como el níquel*titanio, )an sido desarrolladas para proporcionar un aumento de la protecci!n contra fuentes del calor. +os materialescon memoria de forma poseen diversas propiedades debajo y encima de la temperaturaen la cual es activada. /or debajo de esta temperatura, la aleaci!n es deformadafácilmente. En la temperatura de activaci!n, la aleaci!n ejerce una fuerza para volver auna forma previamente adoptada y volvi(ndose muc)o mas rígida. +a temperatura deactivaci!n se puede fijar cambiando la proporci!n de níquel al titanio en la aleaci!n H.+as aleaciones del ?obre*zinc son capaces de una activaci!n de doble direcci!n y por lotanto pueden producir la variaci!n reversible necesaria para la protecci!n contracondiciones atmosf(ricas cambiantes. %ambi(n reaccionarán a los cambios de

temperatura causados por variaciones en niveles físicos de actividad.+os polímeros con memoria de forma tienen el mismo efecto que las aleaciones de 5i*%i pero, al ser polímeros, serán más compatibles con el sustrato textil. El primer ")ape0emory /olymers &"0/s' estaban basados en polinorborenos con una %g&%emperatura de %ransici!n Iítrea' en un intervalo entre de CGB? a D@B? y fuerondesarrollado por la #renc) ?ompany ?d# ?)imie. 0ás tarde, diversas clases de los"0/s basados en mezclas entre estireno, butadieno, polietileno, teleftalato, !xido de

polietileno, poliuretano, policaprolactona9 fueron desarrollados con %g varían entre*DHJ? y -6GJ? G.+os polímeros electroactivos * E7/s están generalmente compuestos de polímero dealtas prestaciones. 1no de los más famosos E7/s son los “geles robots compuestos de6*poli*6*acrilamida*6*ácido sulf!nico de metilpropano que es investigado para usos dereemplazo de los músculos y de los tendones K.

III. ".$ #licaciones en los Te%idos Inteligentes

/ara aplicaciones en prendas, las temperaturas id!neas para que el efecto de la memoriade forma sea accionado será la temperatura cercana a la superficie corporal C-*CC B?.En la práctica, una aleaci!n con memoria de forma tiene por lo general la forma de unresorte. El resorte es plano en condiciones bajo la temperatura de activaci!n, pero sealarga por encima de esta. $ncorporando estas aleaciones entre las capas de una prenda,se puede generar un )ueco entre las capas del tejido al darse la temperatura de

activaci!n. /or lo tanto, se consigue una mejora en la protecci!n contra el calor externoL."e )an conseguido películas del poliuretano que se pueden incorporar entre las capasadyacentes de ropa. ?uando la temperatura de la capa externa de la ropa )a caídosuficientemente, la película del poliuretano responde de modo que el )ueco de aire entrelas capas de ropa se )ace más amplio. Este ensanc)amiento se alcanza si, al refrescarse,la película desarrolla una deformaci!n fuera*de*plano, la cuál debe ser bastante fuerte

para resistir el peso de la ropa y de las fuerzas inducidas por los movimientos de la persona portadora. +a deformaci!n debe ser capaz de invertirse si en la capa externa dela prenda aumenta la temperatura M.7lgunas fibras inteligentes activas contienen materiales el(ctro*conductores, materiales

de cambio de fase * /?0, y partículas del grafito, que puede conducir electricidad. =eesta manera la resistencia de la fibra es varía en funci!n del cambio de la temperatura y



el volumen de la fibra. ?omo el material se calienta, se amplía y se reduce laconductividad entre las partículas gráficas. Estos materiales pueden regular automáticamente la conexi!n8desconexi!n de la electricidad y mantener la temperaturaestable.+as aleaciones con memoria de forma pueden contribuir tambi(n a la miniaturizaci!n de

equipo y sistemas, disminuci!n del número de piezas requeridas y tambi(n aumentar laesperanza de vida debido a las resistencia a la fatiga favorable de la aleaci!n.%odavía se necesita )acer un progreso considerable con tecnologías E7/s antes que desean comercialmente viables. 1n acercamiento multidisciplinario es esencial parafuturos progresos. +a utilizaci!n de tejidos y estructuras textiles requerirán de fibrasE7/ y sensores para alcanzar una integraci!n eficaz. +os grandes avances que se )anobservado, )an promovido una nueva serie de aplicaciones y dise2os. +a facilidadnatural de preparaci!n y formaci!n de tales materiales, junto con su ligereza ydesplazamientos, está abriendo nuevos caminos en muc)as áreas tradicionales delmismo modo que presenta un gran potencial para aplicaciones en nuevas tecnologías.

III.$. Materiales &rómicos

III.$.1 Definición

tros tipos de materiales inteligentes son los que cambian su color de forma reversiblesegún las condiciones de estímulos externos, por esta raz!n tambi(n se las denominafibras camale!nicas -@. 0aterial cr!mico es el t(rmino general que se refiere a losmateriales que irradian color, apagan el color o simplemente cambian el color por lainducci!n causada por el estímulo externo. El sufijo “cr!mico significa color. /or lotanto podemos clasificar los materiales cr!micos dependiendo del estímulo que losafecta -- &en negrita se indican los utilizados en textil'.Fotocrómico3 el estímulo externo es luz.Termocrómico3 el estímulo externo es calor.Electrocrómico3 el estímulo externo es electricidad./iezorocr!mico3 el estímulo externo es presi!n."olvatecr!mico3 el estímulo externo es líquido o gas.

III. $.". Materiales y Usos en los Textiles Inteligentes

+os materiales fotocr!micos son generalmente mol(culas orgánicas inestablesreversibles que cambian la configuraci!n molecular, por rotura de enlaces covalentes o

cambio de configuraci!n espaciale, con la influencia de una radiaci!n especial. Elcambio molecular perturba los espectros de absorci!n de la mol(cula y en consecuenciael color. +os usos en textiles se dirigen a la moda y solamente algunas a la protecci!nsolar. 1na camiseta )ec)a con tejido fotocr!mico fue introducida al 0ercado en -MLM-6.+os materiales termocr!micos, son los que cambia el color como resultado de unavariaci!n de la temperatura. +os tipos de sistemas termocromáticos que se )an utilizadocon (xito en textiles son dos3 un tipo de cristal líquido y un sistema de cambiomolecular. En ambos casos, los colorantes son encerrados en microcápsulas y sonaplicados en el tejido de la prenda como un pigmento en base de resina -6.

+os tipos más importantes de cristal líquido para los sistemas termocromáticos son losdenominados ?)olesteric +iquid ?rystals, donde las mol(culas adyacentes se organizan



de forma )elicoidal. El termocromismo es el resultado de la reflexi!n selectiva de la luzcon el cristal líquido. +a longitud de onda de la luz reflejada es gobernada por el índicede refracci!n del cristal líquido y por la estructura )elicoidal de sus mol(culas. /uestoque la estructura )elicoidal varía con la temperatura, la longitud de la onda de la luzreflejada tambi(n se altera, y resulta en cambio de color. 1na manera alternativa de

inducir termocromismo es por medio de una ruptura de enlace covalente que genera uncambio estructural de la mol(cula -C.

+os tipos más comunes de colorantes que ex)iben termocromismo a trav(s del cambiomolecular son las espirolactonas, aunque tambi(n )an sido identificados otros tipos. 1n

precursor del tinte y un revelador de color se disuelven en un solvente orgánico. +asoluci!n entonces es microencapsulada y es s!lida en temperaturas inferiores al puntode fusi!n. Najo una fuente de calor, el sistema se colorea o pierde color en el punto defusi!n de la mezcla. El cambio inverso ocurre si la mezcla se enfría y baja del punto defusi!n. "in embargo, aunque el termocromismo a trav(s del cambio molecular encolorantes )aya despertado un grado de inter(s comercial, este tipo de tecnología )a de

madurar y todavía está muy abierta a la especulaci!n con respecto a aplicacionescomerciales -6. %oray $ndustries redact! en -MLK el desarrollo de un tejidotermosensible a trav(s de la introducci!n de microcápsulas de C*D micras de diámetroque contenían el agente del cromof!ro y el neutralizador del color que reaccionaba ymostraba color8no*color según la temperatura del ambiente. "O7P era un tejidomulticolor, con D colores básicos combinados de forma que se lograban HD tonalidades."O7P puede cambiar reversiblemente el color por encima de una temperatura mayor aGJ? y es funcional de D@ a L@J?. El punto o intervalo de temperaturas de cambio decolor se fija a la temperatura mas adecuada a la aplicaci!n final, por ejemplo, para eluso para ropa de esquí --*-MJ?, la ropa de las mujeres -C*66B? y las cortinas detemperatura 6D*C6J? -D.tros tipos de "#$% que utilizan este efecto son los textiles que se calientanel(ctricamente &mediante el efecto Aoules' y son capaces de cambian de color tanto conel efecto de calentamiento como el de los materiales termocr!micos -G*-H &#igura 6'.

#igura 63 ?aracterizaci!n de colorantes termocr!micos&?entro tecnol!gico +E$%7%'

7demás del cambio de color debido a la reacci!n frente a la luz o al calor, existen otrasfibras cr!micas que presentan otras características. 7lgunas de estas fibras son las que

presentan el fen!meno llamado cromismo del solvente -K, cuyo color se cambiacuando entra en contacto con un líquido, por ejemplo el agua. Estos materiales son

utilizados normalmente para ba2adores de “dise2o.



III. '. Materiales luminiscentes

III. '.1. Definición

+a diferencia entre los materiales cr!micos y luminiscentes es que el primero cambia decolor mientras que el segundo emite luz gracias a un estímulo -L. Qay varios tipos de

efectos luminiscentes &en negrita se indican los utilizados en textiles'3* Fotoluminiscencia3 el estímulo externo es luz. Qay dos tipos de efectosfotoluminecentes, la fluorescencia y el fosforescía. +a diferencia entre los dos es elmodo de desexcitaci!n que se traduce por una duraci!n de emisi!n muc)o más larga enel caso de la fosforescencia.* (ticoluminiscencia3 conducci!n de luz.* Electroluminiscencia3 el estímulo externo es electricidad.* Ruimioluminiscencia3 el estímulo externo es una reacci!n química.* %riboluminescencia3 el estímulo externo es la fricci!n.

III.'.". Materiales y Usos en Textiles Inteligentes

Existent dos tipos de materiales fotoluminiscentes los orgánicos y los minerales. +osfotoluminiscentes orgánicos son los compuestos rígidos &moleculares o polim(ricos'que poseen una buena conjugaci!n molecular y que poseen la capacidad de pasar deestados excitados &"ingulet o triplete' a un estado fundamental mediante la emisi!n defot!n -M. Existen tambi(n materiales fotoluminiscentes minerales tales como algúntipo de tierra rara &europio, iridio, fosforo'. +os materiales fluorescentes songeneralmente utilizados en los textiles para ropas de discoteca y, de un modo másinteresante, en el sellado de etiquetas con materiales de revelaci!n de rayos 1I deforma que se pueden detectar imitaciones de marcas, así como en etiquetas deseguridad. +os materiales fosforescentes )an sido aplicados en colorantes que puedenalmacenar luz y son utilizados en los equipos de protecci!n individual, consigui(ndoseefectos de se2alizaci!n luminosa de la persona. tro uso lo encontramos en laconfecci!n de alfombras con indicaciones luminosas para guiar a la gente durante unapag!n. El efecto obtenido se conoce generalmente como “gloS in t)e dar4 6@.+a pticoluminiscencia es el efecto típico que se encuentra en fibras !pticas. El uso deestos tipos de fibras t(cnicas se usa actualmente para textiles de fabricaci!n que emitenluz. Existen desarrollos que emplean la fibra !tica aplicada a la creaci!n de pantallas6-*66.

#igura C3?ortina utilizando el fen!meno de pticoluminiscencia&?entro tecnol!gico +E$%7%'

7l igual que los materiales fotoluminiscentes, los materiales electroluminiscentes pueden ser tambi(n los compuestos orgánicos &moleculares o polim(ricos' o los

materiales minerales 6C. +os compuestos electroluminiscentes, en este momento, son poco utilizados en textiles. +a forma de uso más común del )ilado electroluminiscente



&constituido por los compuestos minerales' es en el sector de la moda y tambi(n en losequipos de protecci!n de alta visibilidad. "in embargo los fen!menoselectroluminiscentes son a)ora uno de los más estudiados en el área de los textilesinteligentes gracias a la aparici!n de los diodos orgánicos electroluminiscentes 6D que

poseen un carácter flexible y que son utilizados para la fabricaci!n de pantallas planas,

finas, ligeras y flexibles.

#igura D3 ?ortina electroluminiscente$nteractive $nstitute of =esign of Toteborg 6G

III.) Materiales conductores

III. ).1. Materiales

Existen dos formas de desarrollar tejidos conductores el(ctricos y8o t(rmicos, del mismomodo que existen dos tipos de materiales, metales y polímeros, que aportan estas

propiedades. +os mismos materiales se podrían utilizar para ambas conductividades&t(rmicas y el(ctricas'. En efecto, ambos procesos son similares y resultan de unaagitaci!n8conducci!n electr!nica.+a primera forma usa acabados &pigmentos y pastas de estampados' con un altocontenido metálico pero que aún conserva la flexibilidad requerida para la ropa. =e laadici!n de capas de níquel, de cobre, de plata o de carb!n de diversas espesuras, estosacabados proporcionan una combinaci!n versátil de características físicas y el(ctricasque abarca una gran variedad de demandas de uso 6H.

+a segunda forma consiste en el uso directo de )ilos conductores. El )ilo puede estar constituido por una base tradicional &algod!n, lana, /E", etc' y un alma de metal comola plata, el cobre, etc. o de polímero conductor tal como el politiofeno, las polianilina, el

poliacetileno y sus derivados 6K.

7unque existen muc)as marcas comerciales diferentes que comercializan estosmateriales, todos tienen las mismas características principales. "on ligeros, duraderos,flexibles y competitivos y pueden ser prensados, soldados e integrados al proceso textil.



#igure G3 Ejemplos de )ilos conductores y de tintas conductoras usados en textiles.III. ).". Usos en Textiles Inteligentes

=esde tiempo, los materiales conductores se utilizan en textiles en aplicaciones de protecci!n electromagn(tica 6L y antiestática 6M. Estos materiales son igualmente

valorizado para la mejora de la conductividad t(rmica en comparaci!n con los polímeros convencionales que se utilizan en ropas deportivas con un mínimo deaislamiento t(rmico. tro tipo de fibras incluidas en este grupo son las fibras decarbono.Estos materiales ofrece igualmente la capacidad de leer la posici!n, dentro de unsándSic) de tejido, lo que permite identificar un punto de presi!n &como la presi!n deun dedo' o un impacto. "e pueden obtener lecturas del tejido tomando como variables elárea y la fuerza de un punto de presi!n. Esto permite que el usuario distinga entre laslecturas realizadas en diferentes áreas. tra variable capaz de registrarse es el tiempo de

presi!n. +a lectura de la fuerza del área puede ser versátil, ya que los textiles pueden ser construidos para ser más sensibles a la fuerza o al área. ?on esta nueva tecnología, la

capacidad de sensibilidad a la presi!n puede ser incorporada casi sin apreciarse en lostextiles sin aumentar significativamente su coste ni comprometer a cualquiera de suscaracterísticas [email protected] otros usos de los materiales conductores tales como prendas capaces de generar calor &efecto calefacci!n' para las condiciones extremas del invierno o para actividadesde buceo en aguas frías. En estos casos una fuente de energía el(ctrica es necesaria demanera que el material pueda generar calor. +a conducci!n t(rmica permite ladistribuci!n de calor por toda la prenda C-.Existen tambi(n algunos usos de tejidos conductores en el ámbito de las antenas debidoa sus capacidades para recibir ondas electromagn(ticas C6.#inalmente, algunos de los usos principales de los materiales textiles conductores sonsus aplicaciones como fuente de alimentaci!n de dispositivos electr!nicos en prendas, lasegunda área principal del "#$%.

III. * Membranas

III.*.1 Materiales

+a investigaci!n multidisciplinar de químicos y físicos y profesional del textil condujoal desarrollo acertado de la tecnología punta del laminado, las membranas microporosaso )idrofílicas. +as membranas están constituidas de polímeros y su estructura se puede)acer de una o más capas &)asta H capas' de acuerdo con las propiedades deseadas. +asmembranas son depositadas sobre el textil para a2adir nuevas propiedades en sus

superficies. +os polímeros usados en membranas pueden ser de diferentes naturalezascomo los biopolímeros, generalmente celul!sico, o sint(tico como el polifluorocarbonoo los poliuretanos y sus derivados CC.



#igure H3 +a membrana indestructible %exflex de $5IE5%7 1mSelt CD.III.*." +os usos en los textiles inteligentes

1no de los principales usos de membranas está en la ropa de deporte para la fabricaci!nde ropas transpirable e impermeable. =e )ec)o, con un simple sistema de membrana, lastelas que poseen un buen intercambio del agua se obtienen con una buena eliminaci!n

del sudor en la estructura del tejido &transpirabilidad' y la creaci!n de una barreraexterna que repele el agua.

/or ejemplo, la multinacional Tore es el primer proveedor de membranas textiles, sumáximo exponente es la membrana denominada Tore*%ex, la cuál contiene sobre Mmillones de poros por pulgada cuadrada. ?ada poro es 6@.@@@ veces más peque2o queuna gota de agua, y unas K@@ veces más grande que una mol(cula de vapor de )umedad.Esto da a la tela niveles excelentes de impermeabilidad y de transpiraci!n. Tore*%ex esuna membrana bi*componente compuesta de dos capas. +a parte principal es constituidade politetrafluoretileno expandido &e/%#E' que se combina con una capa oleof!bica que

protege la membrana del !leo natural de la piel, de repelentes de insectos, de

cosm(ticos, etc. +a otra porci!n del Tore*%ex se cubre con un tratamiento )idrof!bico=OU &=urable Oater Uepellency' que ayuda la superficie del agua a emigrar )aciaarriba y escurrirse, mejorando su funcionalidad en el mojado de la ropa y promoviendola transpiraci!n, previniendo la ad)erencia de la parte externa.

tro uso acertado de las membranas en textiles inteligentes es el efecto +oto &#lor de+oto' CG. El efecto de +oto provoca un resultado ultra )idrof!bico &las membranas ocapa' que proporciona el repelente de los productos acuosos y tambi(n del productooleico. El resultado es que la ropa no tiene afinidad con ninguno de los productos demodo que no se ensucia. tra característica es la ropa autolimpiadora. Existen varios

productos comerciales que utilizan la membrana de los derivados del politetrafluoret)ileno que presentan una analogía con el efecto de la flor de +oto CH.

-a mayora de los materiales inteligentes son utilizados en la industria textil por sus

caractersticas intrnsecas. /tra manera de aprovechar materiales inteligentes en el

area textil es utilizando sus capacidades como sensores en dispositivos electrónicos.

I,. Textiles Electrónicos

?omo se presentaba al principio de este documento, el otro campo de la investigaci!n y

del desarrollo de "#$% es la integraci!n de la electr!nica miniaturizada en sustrato textil,como los sensores y microc)ips, que detectan y analizan estímulos proporcionando unarespuesta. Este tipo de desarrollo tiene varios nombres como e*textil, textronics, etc. 6"e )an )ec)o diversos esfuerzos en este campo durante los últimos -@ a2os,esencialmente para la ropas utilizadas por soldados y en el área m(dica CK. ?uando seincorpora en el dise2o de la ropa, la tecnología puede llegar a monitorear el ritmocardíaco del portador, E>T, respiraci!n, temperatura, y un abanico de funciones vitales,alertando al usuario o al m(dico si )ay algún problema.Es muy difícil relacionar todos los trabajos )ec)os en investigaci!n de $V=, así quesolamente se describen los más famosos y los más útiles.



I,.1. Textiles con sensores de constantes cororales ara alicaciones

militares o m-dicas

I,.1.1. El Smart Sirt

Teorgia %ec), y en particular el equipo del /rofesor "undaresan /ayaraman fue el

instituto pionero en el desarrollo de "#$% que integran electr!nica. En -MMH, fuedesarrollada una “placa base de /c portable &el nombre comercial de T%O0 es "mart")irt' CL*CM, que fue fabricada para el empleo en condiciones de combate. +a ropautiliza fibras !pticas para detectar )eridas de balas y sensores especiales pegado alcuerpo que interconectan para supervisar constantes vitales durante situaciones decombate. El T%O0 es un tejido, de modo que las fibras !pticas plásticas y otros )ilosespeciales están integrados en la estructura del tejido. El T%O0 identifica lalocalizaci!n exacta del problema físico o )erida y transmite la informaci!n en segundos.Eso ayuda a determinar qui(n necesita de atenci!n inmediata en acciones militares,frecuentemente la más crítica en batallas.7demás, los tipos de sensores utilizados pueden variar dependiendo de las necesidades

del usuario. /or lo tanto, pueden ser personalizados para cada usuario. /or ejemplo, un bombero podría tener un sensor que supervisara el oxígeno o los niveles peligrosos degas. tros sensores podrían supervisa la tasa de respiraci!n y temperatura del cuerpo,etc.

$zquierda3 +os T%0O de Teorgia %ec), +a derec)a3 El "mart ")irt de "ensatex D@

El "mart ")irt puede ser utilizada en una gran variedad de campos y la compa2ía"ensatex le fabrica actualmente para los siguientes usos comerciales3"upervisi!n 0(dica"upervisi!n de enfermedades

"upervisi!n de 5i2os7tletismo/rop!sitos 0ilitares

I,.1." El Electronic 0ra

El /rofesor 0alcolm 0c?ormic4, de la 0ontfort 1niversity )a desarrollado un nuevodispositivo usando minúsculas corrientes el(ctricas, que pasan a trav(s del pec)o,trabajando sobre el principio que existen diferencias de conducci!n entre el tejido sanodel pec)o y el tejido de una tumor D-. "egún los investigadores, el tejido más denso entumores )ace más difícil que la electricidad consiga atravesar, y el equipo de medici!n

de sensibilidad del sujetador detecta esto. +os investigadores indicaron que explorandoel pec)o de diversos ángulos, un mapa detallado en el cual está el crecimiento anormal



podría ser construido en un ordenador. +a tecnología podría estar disponible en un a2o y puede permitir un rápido auto diagn!stico de la presencia de tumores mamares.

I,.1.$ El Sensory 0aby ,est

En el $%I =en4endorf, un equipo interdisciplinario de investigadores )a desarrollado un

c)aleco especial para beb(s D6. El c)aleco sensorial del beb( está equipado consensores que permiten la supervisi!n constante de funciones vitales tales como coraz!n, pulmones, temperatura de la piel y del cuerpo lo que se puede utilizar en la detecci!ntemprana y la supervisi!n de enfermedades circulatoria o del coraz!n. "e espera utilizar este c)aleco para prevenir muertes sin explicaciones &muerte súbita' y otras situaciones

peligrosas para la vida de los beb(s. +os sensores están puestos de manera que no pellizquen ni molesten al beb( cuando está durmiendo.

"ensory Naby Iest de $%I DC

I,.1.' +a +ifeSirt de ,iometrics

El sistema +ife")irt es el primer sistema de supervisi!n ambulatorio continuo noinvasivo &no se penetra el tejido )umano', que puede recoger datos sobre informaci!n

pulmonar, cardiaca y otros datos fisiol!gicos, y correlacionarlos en un cierto plazo. Elsistema de +ife")irt recopila datos durante la rutina diaria del usuario, proveyendo ainvestigadores farmac(uticos y acad(micos una “película continua de la salud del

paciente en las situaciones de la vida cotidiana &trabajo, escuela, ejercicio, sue2o', comouna “foto generada durante una visita típica a la clínica. El sistema de +ife")irt recoge,analiza e informa sobre los datos cardiacos, pulmonares y físicos del paciente. %ambi(n

correlaciona informaci!n conectada por dispositivos !pticos perif(ricos que miden presi!n arterial, saturaci!n de oxigeno en la sangre, EET, ET, el movimiento peri!dico de la pierna, la temperatura principal del cuerpo, temperatura de la piel,determina niveles de ?6, y tos DD*DG.

+as características del sistema +ife")irt presentan una versi!n mejorada de un inductor respiratorio plestimográfico &U$/', el patr!n de oro para la supervisi!n respiratoria. ElU$/ se utiliza en unidades de cuidado intensivo en más de -.@@@ )ospitales por todo elmundo. Es ideal para supervisar el volumen exacto de todos los individuos, incluyendolos que no pueden utilizar los espir!metros debido a la edad o a otros factores. Elsistema de +ife")irt está disponible en tama2o adulto y pediátrico &las edades G*-K' y se

utiliza en ensayos e investigaci!n clínica. Está disponible como dispositivo m(dico prescriptible y no se vende directamente a los consumidores.



I,.". Telas Interactias

En las )erramientas de comunicaci!n de nuestra sociedad, los dispositivos interactivos y portátiles son una de las grandes fuentes de innovaci!n y representan un gran mercado.+a integraci!n de dispositivos electr!nicos portátiles en textiles aparece como un

mercado natural.

+a primera innovaci!n fue un teclado )ec)o en una sola capa de tejido usando ladetecci!n capacitiva, donde una serie de electrodos bordados o protegidos por sedacomponen los puntos del contacto DH. El contacto de un dedo con un electrodo puedeser detectado midiendo el aumento en la capacidad total del electrodo. Iale la penaobservar que esto se puede )acer con un solo alfiler de entrada y salida bidireccional o

por el electrodo, y una resistencia de salida cosido a un )ilado altamente resistente. +acapacidad de detecci!n tambi(n puede ser utilizada para decir como se ajusta la ropa alcuerpo del usuario, una vez que la se2al varía de acuerdo con la presi!n.

El teclado mostrado aquí fue fabricado en serie usando t(cnicas de bordado ordinarias ytramas conductoras suaves. El resultado es un teclado flexible, duradero y sensible altacto. 1na placa de circuito impresa contiene los componentes necesarios para )acer una detecci!n capacitada y productiva de eventos &pulsaciones' tales como unasecuencia de datos sucesivos. En una aplicaci!n de prueba, G@ c)aquetas de jeans dealgod!n fueron bordadas en este patr!n. 7lgunas de esas c)aquetas se equipan desintetizadores en miniatura de 0$=$ controlados por el teclado num(rico. +asensibilidad del teclado al toque y la sincronizaci!n fueron calificadas por variosusuarios como excelentes.

=iferentes versiones de materiales de teclado capacitivo o flexibles DH*DK

Qay varios productos comerciales que están inspirados en este teclado. El más famoso

es la c)aqueta de >E5/ que posee lectores integrados de 0/C y los pantalonesvaqueros $pod de +evis DL."e )an )ec)o tambi(n muc)os esfuerzos para la integraci!n de tel(fonos m!viles en laropa. 1n equipo sueco del $V= )a desarrollado un guante que incorpora un tel(fono.

1n guanteque integra un tel(fono m!vil DM



I,.$ &onfort

1no de los mejores ejemplos de mejora en la comodidad gracias a la electr!nica es unainvenci!n australiana3 el sujetador inteligente. Oallace et al., de la 1niversidad deOollongong, )an desarrollado un sujetador que cambia sus propiedades de respuesta en

funci!n del movimiento del pec)o. Este sujetador proporcionará una mayor ayuda a lasmujeres activas cuando están en acci!n G@. El sujetador inteligente apretará y aflojarásus correas, o se pondrá rígido o relajará sus copas para restringir el movimiento del

pec)o, previniendo el dolor y la caída del pec)o. /ara su fabricaci!n se )an utilizadotejidos recubiertos de polímeros. El tejido puede alterar su elasticidad en respuesta a lainformaci!n sobre cuanta tensi!n )ay en la tela. El sujetador inteligente será capaz deaumentar su rigidez o relajarse sus copas y apretará o aflojará sus tirantes cuandodetecte excesivo movimiento.

I,.' Seguridad

+as primeras )erramientas de seguridad, desarrolladas gracias a la posibilidadelectr!nica del textil, son las etiquetas de identificaci!n mediante radiofrecuencia. +asetiquetas de U#$= son minúsculos microc)ips, que ya )an sido reducidos a la mitad deltama2o de un grano de arena. "e escuc)a una se2al de radio y se responde transmitiendosu c!digo de identificaci!n único. +a mayoría de las etiquetas de U#$= no tienenninguna batería3 utilizan la energía de la se2al inicial de radio para transmitir surespuesta.El uso primario de U#$= en prendas, )asta la fec)a, se )a centrado en el manejo del

proceso de automatizaci!n de producci!n, incluyendo3 registros, clasificaci!n, ycomprobaci!n. +os sistemas de U#$= en la los sistemas de producci!n textil puedeneliminar significativamente el trabajo manual. "in embargo, los sistemas de U#$=generan mejoras significativas en la satisfacci!n del cliente, pocos errores de

distribuci!n, trazabilidad. /or esas razones, muc)as marcas de prestigio piensanadoptar, en breve, el sistema de las etiquetas de U#$= para luc)ar contra la falsificaci!nde sus productos G-.

tros tipos de innovaciones en el área de la seguridad son la integraci!n del T/" en laropa para la detecci!n de la posici!n del usuario en caso de desaparici!n o secuestro. +acompa2ía $nteractive Oear 7T )a presentado un prototipo experimental en marzo de6@@H de estas tecnologías que tendrán muc)as aplicaciones en ropa de deportes deriesgo, la ropa de los ni2os, etc G6.



I,. ). El ordenador lleable

Qay varios grupos de investigaci!n que trabajan en una de las soluciones de textil másasombrosas, el ordenador llevable GC. El objetivo principal es la integraci!n completade una pantalla de ordenador, de una ?/1 y de un teclado en una ropa portable.

7ctualmente, no )ay mercancías comerciables que respondan a estos productosincreíbles. =e )ec)o, se )an presentado algunos prototipos como por ejemplo Noeing?omputer "ervices, desarrollados por QoneySell $nd. Iirtual Iision, la 1niversidad?arnegic 0elloon y algunas otras organizaciones de investigaci!n están desarrollandoun sistema informático llevable que es un sistema informático impulsado y usado en elcuerpo del usuario &en un cintur!n, una moc)ila o un c)aleco'.

+a computadora llevable GD.

,. &onclusiones

Qace algunos a2os, los textiles inteligentes fueron presentados como productosimaginarios y como un mercado poco competitivo. =espu(s de esfuerzos científicos yde fases de desarrollo, los "#$% están interesando al usuario y se presentan )oy en díacomo el futuro de la industria del textil. Qay muc)os productos comerciales disponiblesy, tal y como )an sido presentados en este documento, muc)os investigadores estándesarrollando nuevas soluciones, ideas y productos concretos. 7lgunas aproximacionesanuncian un mercado de mil millones de d!lares alrededor del 6@-@ lo que explica la

pasi!n actual por estos nuevos temas.

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textiles inteligentes

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