Textiles y superficies inteligentes: Cómo las películas de elastómero dan vida a la tecnología
El investigador Sebastian Gratz-Kelly (en la foto) muestra un sensor.
Las películas de elastómero dieléctrico, ligeras y versátiles, están revolucionando la tecnología al añadir funcionalidades innovadoras a objetos cotidianos de manera eficiente. Investigadores de la Universidad de Saarland, liderados por los profesores Stefan Seelecke y Paul Motzki, han desarrollado una fina película polimérica —similar al film transparente de cocina— capaz de transformar textiles, pantallas y dispositivos industriales, todo mientras se ahorra energía.
¿Qué son las películas de elastómero dieléctrico?
Estas películas, conocidas como elastómeros dieléctricos (DE), son recubiertas en ambos lados con capas conductoras de electricidad. Según explica Paul Motzki, profesor de Sistemas de Materiales Inteligentes en Saarland y director del Centro de Mecatrónica y Automatización (ZeMA), al aplicar un voltaje eléctrico, las capas se atraen, comprimiendo el polímero y expandiendo su superficie lateralmente. Este movimiento controlado convierte a las películas en actuadores eficientes y ligeros, capaces de flexionarse, vibrar o mantener una posición fija sin consumir energía constante.
Las películas son autosensibles. Cada cambio en su forma genera un valor de capacitancia eléctrica único, permitiendo detectar cómo se deforman —por ejemplo, al ser tocadas— sin necesidad de sensores adicionales. Estos datos también alimentan modelos de inteligencia artificial para programar movimientos precisos.
Aplicaciones prácticas de esta tecnología
Textiles inteligentes con retroalimentación háptica
Integradas en ropa o accesorios, como una muñequera textil presentada en la Hannover Messe, estas películas detectan gestos y presiones. Al combinarlas con algoritmos avanzados, reconocen patrones dibujados con el dedo, abriendo posibilidades en interfaces táctiles. En videojuegos de realidad virtual, ofrecen sensaciones táctiles realistas, como texturas o impactos, mejorando la inmersión.
Guantes industriales y pantallas táctiles
En guantes para operarios, las películas interpretan movimientos de manos y dedos, permitiendo a una computadora entender gestos específicos. En pantallas de vidrio planas, crean la ilusión de botones o deslizadores táctiles temporales bajo los dedos del usuario, mejorando la interacción con dispositivos.
Innovaciones en audio y más
Los investigadores han creado altavoces ultraligeros que consumen menos energía que los tradicionales, textiles que cancelan ruido y generadores de señales novedosos. Además, están desarrollando actuadores para válvulas y bombas eficientes, demostrando el amplio potencial de esta tecnología.
Los equipos de investigación de Saarbrücken están utilizando finas láminas de silicona para desarrollar.
Avances en la nueva generación de películas
El equipo de Saarbrücken está llevando los actuadores DE al siguiente nivel. Tradicionalmente, las capas conductoras usaban carbono amorfo (carbon black), con una resistencia de 10.000 ohmios, insuficiente para vibraciones ultrasónicas. Ahora, emplean un recubrimiento metálico ultrafino —de apenas 10 nanómetros— depositado mediante sputtering, una técnica que reduce la resistencia a 50-100 ohmios por cm². Esto permite vibraciones de alta frecuencia, mayor eficiencia energética y un control más preciso.
Para mantener la flexibilidad del elastómero, estiran la película antes de aplicar el metal. Al relajarse, el recubrimiento forma arrugas, similar a una cinta en un globo desinflado, lo que optimiza su rendimiento.
Proyecto TransDES: Circuitos flexibles del futuro
En colaboración con el profesor John Heppe de htw saar, el proyecto TransDES busca crear circuitos elastoméricos para aplicaciones de alto voltaje. A diferencia de las rígidas placas de circuito impreso (PCB) convencionales, estas alternativas flexibles y económicas integran actuadores autosensibles. Los investigadores usan las películas con recubrimiento metálico para desarrollar transistores basados en silicio, capaces de conmutar voltajes altos en ciclos ultrarrápidos, ideales para controlar dispositivos como altavoces o bombas.
Esta innovación podría democratizar el acceso a tecnologías avanzadas, al reducir costos y peso en dispositivos electrónicos, desde electrodomésticos hasta wearables.
¿Cómo funciona el switching de alto voltaje?
El recubrimiento metálico tiene una propiedad única: al estirar la película más allá de su estado inicial, se forman grietas que aumentan la resistencia eléctrica drásticamente. Al relajarla, las grietas se cierran, restaurando la baja resistencia. Este comportamiento imita un interruptor eléctrico, permitiendo aplicaciones de conmutación eficiente.
