Un equipo de investigadores en la Universidad Nacional de Singapur, ha logrado imprimir en 3D una “piel fotónica” elástica, capaz de generar luz sin necesidad de baterías ni cables. Gracias a un diseño auxético, es decir, que se expande al estirarse en lugar de contraerse, esta tecnología promete mejorar la comunicación y la seguridad en entornos submarinos, desde buceo recreativo hasta exploración robótica en aguas profundas.
La exploración bajo el agua sigue siendo un desafío. La baja visibilidad, la salinidad y las temperaturas extremas dañan los dispositivos electrónicos convencionales. Aunque LEDs y fibras ópticas se usan en algunos equipos, su dependencia de fuentes de energía externas y su limitada flexibilidad reducen su utilidad en condiciones dinámicas. El nuevo enfoque combina mecanoluminiscencia, la capacidad de ciertos materiales de emitir luz cuando se estiran o se presionan, con la impresión 3D de estructuras auxéticas. El resultado es un material que brilla al moverse y que se adapta a superficies curvas como guantes, tanques de aire o incluso robots blandos.
Las estructuras auxéticas se adaptan a superficies curvas, son elásticas, brillan y tienen una durabilidad excepcional incluso en condiciones adversas, lo que permite una exploración fiable en aguas profundas.
El equipo imprimió estructuras celulares de ZnS (sulfuro de zinc) en una matriz de silicona. Este compuesto es estable, biocompatible y seguro para entornos marinos. De esta manera el diseño auxético mejora la adaptabilidad del material a geometrías complejas. Y una capa externa de silicona distribuye mejor el estrés, asegurando una luminosidad uniforme incluso bajo repetidos estiramientos. Según los experimentos, la piel fotónica mantuvo su rendimiento después de más de 10.000 ciclos de uso, lo que evidencia una durabilidad notable para aplicaciones exigentes.
Para demostrar su potencial, los investigadores integraron el material en distintos objetos. Por una parte, en un guante luminoso con el propósito de transmitir señales en código Morse bajo el agua. En un pez robótico que brilla en movimiento, útil para pruebas en robótica submarina. Además, en un tanque de gas donde la piel fotónica detectó y comunicó fugas. Estos ensayos muestran que el material es viable como sistema de comunicación visual, o como sistema para un monitoreo de seguridad en tiempo real.
Representación del proceso de fabricación de la piel fotónica. La piel se adapta y brilla cuando se deforma
“La impresión 3D nos permite crear dispositivos con geometrías complejas que antes eran imposibles de fabricar. En este caso, es la clave para que la luz se genere, se distribuya y se mantenga estable incluso bajo condiciones extremas”, destaca el equipo investigador. El siguiente desafío será mejorar la resistencia en entornos húmedos y ampliar la escala de producción. Si se lograse, esta tecnología podría convertirse en un estándar para equipos de buceo, robots submarinos y sistemas de comunicación sin cables, todo impulsado por la fabricación aditiva. Más información sobre las pieles 3D aquí.
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*Créditos de la foto de portada: Jason Edwards / Getty Images
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