Después de algunas décadas de desarrollo electrónico a un ritmo vertiginoso, desde computadoras personales y teléfonos plegables hasta dispositivos portátiles, teléfonos inteligentes y tabletas, hay indicios de que los avances tecnológicos se estancan. Por ejemplo, su nuevo iPhone realmente no es muy diferente del anterior. Y casi todas las computadoras portátiles se parecen, y funcionan, por igual.
Los ingenieros necesitan nuevas inspiraciones para las innovaciones. Una fuente, lo creas o no, son las artes antiguas. Mi trabajo, por ejemplo, está inspirado en el kirigami, un primo menos conocido del arte plegable del origami. Incluso puedes haber hecho kirigami cuando eras niño, doblando y cortando para hacer copos de nieve de papel. Los materiales inspirados en estas artes se pueden usar para mejorar la ropa inteligente, construir teléfonos inteligentes flexibles y hacer que las prótesis sean más livianas.
Corte de papel
La palabra kirigami es el nombre en inglés para el arte del corte de papel. Los arqueólogos dicen que el kirigami se remonta antes del siglo XVII en Japón. Todavía es un arte popular popular en los países asiáticos, donde la gente hace kirigami para celebrar el año nuevo lunar, los recién nacidos, el matrimonio y otros eventos importantes.
Por lo general, el kirigami comienza con una base de papel doblada, que se corta, se despliega y se aplana para hacer la obra de arte final. Los intrincados patrones crean hermosas obras de arte basadas en principios matemáticos y de diseño que pueden cambiar los comportamientos mecánicos del material que se está cortando. Por ejemplo, un patrón particular puede hacer que el papel sea más fuerte o más estirable.
Este arte para niños es un ejemplo del antiguo arte del kirigami. (IlexSythe) Una idea de ingenieria
Así como los practicantes de kirigami cortan y doblan papel, los ingenieros pueden cortar y doblar materiales que a su vez pueden incorporarse en dispositivos electrónicos.
Las innovaciones recientes en electrónica de bajo consumo de energía han creado dispositivos electrónicos portátiles, papel de tinta electrónica de alto rendimiento, piel electrónica artificial y telas inteligentes. Pero muchas de estas creaciones dependen, al menos en parte, de placas de circuito impresas tradicionalmente, que generalmente están hechas de silicio y metales. Son duros y frágiles, no son una buena combinación para el cuerpo humano. Las personas necesitan ropa, papel y artículos que puedan manejar curvas y curvas.
La comunidad de investigación, así como las compañías de tecnología y vestimenta, están ansiosas por hacer que los dispositivos electrónicos sean lo más flexibles y flexibles posible. El truco es asegurarse de que la flexibilidad de estos dispositivos no limite su capacidad de manejar la electricidad.
Pasando a la electrónica
Recientemente, mi grupo de investigación en la Universidad de Buffalo fabricó un novedoso dispositivo electrónico elástico inspirado en el kirigami. Hecho de polímeros y nanocables autoensamblados, el dispositivo tiene un centímetro de ancho. Por sí solo, podría estirarse ligeramente, a solo 1.06 centímetros. Pero cuando se corta con láser en un patrón inspirado en el kirigami, el mismo dispositivo puede estirarse hasta 20 centímetros, 2, 000 por ciento más grande que su forma sin estirar. La elasticidad innata del material ayuda, pero el patrón y la orientación de los cortes es el factor principal en la forma en que se deforma el dispositivo.
Además, el corte hizo que el dispositivo sea 3.000 veces más conductor de electricidad, lo que significa que la electrónica puede funcionar más rápido o tomar menos tiempo en cargarse.
El dispositivo antes de estirar (Doug Levere / University at Buffalo) Hay muchos otros investigadores en electrónica inspirados en el kirigami. A medida que nuestros grupos y otros refinan este tipo de materiales, eventualmente pueden incorporarse a la piel electrónica, similar a los tatuajes temporales, para mejorar la sensación de prótesis y robots. Los hospitales también pueden usar parches de piel electrónica para monitorear de manera inalámbrica los signos vitales de los pacientes, reemplazando esos molestos cables que pueden enredarse o evitar que las personas duerman mientras descansan en la cama.
La electrónica elástica también es clave para los planes de Samsung de lanzar un teléfono inteligente flexible. Y podrían ser fundamentales para la ropa inteligente, una industria que los analistas proyectan podría tener un valor de US $ 4 mil millones para 2024. Gracias a las innovaciones artísticas hace cientos de años, la ropa y las vendas algún día podrán ayudar a los atletas a maximizar el rendimiento y controlar la salud de personas con enfermedades crónicas, y brindan a los soldados y trabajadores de emergencia información importante sobre sí mismos y los que están bajo su cuidado.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.
Shenqiang Ren, Profesor de Ingeniería Mecánica, Universidad de Buffalo, Universidad Estatal de Nueva York.
