Los tejidos inteligentes hacen más envolvente la realidad virtual y permiten experimentar la sensación del tacto físico. Una película ultrafina capaz de transmitir sensaciones táctiles convierte los tejidos en una segunda piel virtual. Esta nueva tecnología ofrece a los niños gravemente enfermos internados en salas de aislamiento hospitalario la posibilidad de sentir la cercanía física de sus padres durante visitas simuladas por ordenador y de volver a experimentar la sensación de ser cogidos en brazos, abrazados o mimados.

Una mano en un hombro, la caricia de un brazo o un simple abrazo. El tacto humano puede aportar calma, confort y cercanía, una sensación de seguridad y de estar protegido. Cuando las células nerviosas de nuestra piel son estimuladas por el tacto, numerosas partes de nuestro cerebro se activan, provocando cambios inmediatos en la bioquímica de nuestro cuerpo. Se liberan hormonas y moléculas de señalización, entre ellas la oxitocina, que crea una sensación de bienestar y vinculación. En cambio, las videollamadas suelen dejarnos fríos. Echamos de menos la cercanía y la conexión emocional que producen los encuentros en persona. Pero, ¿qué ocurre cuando la cercanía física es esencial, cuando los niños están gravemente enfermos, pero sus padres no pueden visitarlos? ¿Y cuando el contacto físico no es posible debido a un sistema inmunitario debilitado?

Un equipo de investigación interdisciplinar de la Universidad del Sarre, la Universidad de Ciencias Aplicadas htw saar, el Centro de Mecatrónica y Tecnología de la Automatización (ZeMA) y el Centro Alemán de Investigación en Inteligencia Artificial (DFKI) trabaja en una tecnología que permitirá a los niños de las salas de aislamiento de los hospitales sentir de forma muy natural la proximidad física de sus padres durante las visitas virtuales. El proyecto "Multi-Immerse" se sitúa en la interfaz de las ciencias de la ingeniería, la neurotecnología, la medicina y la informática, y los miembros del equipo de investigación están desarrollando formas de realizar encuentros virtuales multisensoriales entre individuos. El objetivo es crear una nueva tecnología que permita a los jóvenes pacientes ver, oír y sentir a sus padres y hermanos de la forma más realista posible, de modo que los niños experimenten una fuerte sensación de interacción física cercana aunque estén físicamente separados.

El grupo de investigación dirigido por los profesores Stefan Seelecke y Paul Motzki en la Universidad de Saarland y ZeMA en Saarbrücken es responsable de la parte táctil del proyecto y de crear sistemas técnicos que proporcionen una sensación realista del tacto. Los ingenieros de Saarbrücken son expertos en el uso de finas películas de silicona para conferir nuevas capacidades a las superficies. Han desarrollado películas de apenas 50 micrómetros de grosor que pueden llevarse como una segunda piel. Al igual que nuestra piel es la interfaz de nuestro cuerpo con el mundo exterior, estas películas ultrafinas son la interfaz del cuerpo con el mundo virtual. El objetivo es crear una sensación táctil realista a partir de las interacciones entre personas en un entorno virtual.

Cuando se incorporan a los textiles, estas películas de alta tecnología permiten al niño experimentar el tacto cuando la madre o el padre acarician un segundo textil inteligente en otro lugar. Las láminas, denominadas elastómeros dieléctricos, actúan a la vez como sensores -detectan la entrada táctil de mamá o papá- y como actuadores -transmiten esos movimientos al niño-", explica el profesor Seelecke, que dirige el Laboratorio de Sistemas de Materiales Inteligentes de la Universidad del Sarre. Cuando funciona como sensor, la película es capaz de reconocer con gran precisión cómo una mano o un dedo presiona o estira la película al rozarla. Esta deformación física causada por la mano del padre se reproduce exactamente en un segundo tejido que está en contacto con la piel del niño, dándole la impresión realista de que le acarician el brazo, por ejemplo.

Se imprime una capa conductora de electricidad muy flexible en cada cara de la película ultrafina para crear lo que se conoce como elastómero dieléctrico. Si aplicamos un voltaje a la película de elastómero, los electrodos se atraen entre sí, comprimiendo el polímero y haciendo que se expanda lateralmente, aumentando así su superficie", explica el profesor Paul Motzki, titular de una cátedra interinstitucional sobre sistemas de materiales inteligentes para la producción innovadora en la Universidad del Sarre y en ZeMA. El más mínimo movimiento de la película altera su capacitancia eléctrica, que es una magnitud física que puede medirse con precisión. Cuando un dedo pasa por encima de la lámina, ésta se deforma y se puede asignar un valor exacto de la capacitancia eléctrica a cada posición individual de la lámina. Una secuencia de estos valores de capacitancia medidos representa la trayectoria que sigue el dedo al moverse. La película es, por tanto, su propio sensor flexible que puede reconocer cómo se está deformando.

Al saber cómo se correlacionan los valores de capacitancia y las deformaciones de la película, los investigadores pueden utilizar el textil inteligente para transferir el movimiento de caricia de la mano de un padre al brazo del niño. El equipo de investigadores puede controlar con precisión el movimiento de la película de elastómero. Combinando los datos de capacitancia y algoritmos inteligentes, el equipo ha desarrollado una unidad de control que puede predecir y programar secuencias de movimiento y controlar así con precisión cómo se deforma la película de elastómero. Podemos hacer que la película realice movimientos de flexión controlados de forma continua para que ejerza una presión cada vez mayor sobre la piel, o que permanezca en una posición fija", explica la estudiante de doctorado Sipontina Croce, que realiza su tesis doctoral en el proyecto. También pueden crear movimientos de golpeteo a una frecuencia determinada. La amplitud y la frecuencia del movimiento pueden regularse con precisión.

En la feria de Hannover de este año, el equipo demostrará su tecnología con un "reloj" al que se le ha aplicado una película inteligente en el reverso. Podemos crear cadenas de estos componentes inteligentes para que puedan transmitir movimientos de caricias largas. Para ello, interconectamos los componentes de modo que puedan comunicarse y cooperar colectivamente dentro de una red", explica Paul Motzki.

Esta tecnología textil inteligente es barata, ligera, silenciosa y eficiente desde el punto de vista energético. Al aportar un elemento táctil a los juegos de ordenador, la novedosa tecnología de película de elastómero también puede utilizarse para hacer más realista la experiencia de juego. En proyectos relacionados, los ingenieros han utilizado su tecnología para crear guantes interactivos para futuros procesos de producción industrial, o para crear la sensación de un "botón" o "deslizador" táctil en pantallas planas de cristal, lo que está aportando literalmente una nueva dimensión a las interacciones con pantallas táctiles.

En la feria de Hannover de este año, los expertos en materiales inteligentes de Saarbrücken expondrán otros desarrollos que utilizan elastómeros dieléctricos, como camisetas sensoriales o suelas de zapatos, o componentes industriales como bombas, bombas de vacío y actuadores de alto rendimiento.

Antecedentes:
El proyecto FEDER "Multi-Immerse", dirigido por la profesora Martina Lehser (Universidad de Ciencias Aplicadas htw saar / ZeMA), es una colaboración en la que participan el Centro de Neurotecnologías Digitales del Sarre (CDNS), con sede en el campus médico de la Universidad del Sarre en Homburg, htw saar y el Centro de Mecatrónica y Tecnología de Automatización (ZeMA). Además de la profesora Martina Lehser y los profesores Stefan Seelecke y Paul Motzki, también investigan el profesor Daniel Strauss (Director de la Unidad de Neurociencia de Sistemas y Neurotecnología), el profesor Michael Zemlin (Director del Hospital Infantil de la Universidad del Sarre), la profesora Eva Möhler (Directora del Departamento de Psiquiatría Infantil y Adolescente del Centro Médico de la Universidad del Sarre) e informáticos de la Universidad del Sarre (Profesor Jürgen Steimle) y del Centro Alemán de Investigación en Inteligencia Artificial (DFKI).

La tecnología de elastómeros dieléctricos sigue siendo desarrollada por estudiantes de doctorado que investigan en el marco de sus proyectos de tesis doctoral bajo la supervisión de los profesores Seelecke y Motzki. Los resultados se han publicado en diversas revistas científicas. El trabajo de investigación también ha recibido apoyo de numerosas fuentes. La UE ha concedido una beca de investigación Marie Curie. El gobierno del Sarre ha prestado ayuda económica a través de los proyectos FEDER iSMAT y Multi-Immerse, y ME Saar (la Asociación de Industrias Metalúrgicas y Eléctricas del Sarre) ha financiado un programa de investigación doctoral.
El equipo también quiere desarrollar los resultados de su investigación aplicada para aplicaciones comerciales e industriales, razón por la cual se creó la empresa "mateligent GmbH" a partir del departamento del profesor Seelecke.

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