Ingenieros de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign han desarrollado un nuevo tipo de pantalla que utiliza aletas flexibles, temperaturas variables y gotas de líquido que se pueden colocar en diferentes orientaciones para crear imágenes. Los controles son lo suficientemente precisos para realizar movimientos complejos, como simular la apertura de una flor. Fuente: Sameh Tawfick
Las pantallas flexibles que pueden cambiar de color, transmitir información e incluso enviar mensajes velados a través de la radiación infrarroja ahora son posibles gracias a una nueva investigación de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. Inspirándose en las pieles cambiantes de animales como camaleones y pulpos, los ingenieros han desarrollado robots de aleteo de aletas operados por capilares para crear pantallas ópticas e infrarrojas multipíxel conmutables que son 1000 veces más eficientes energéticamente que los dispositivos emisores de luz.
Un nuevo estudio dirigido por el profesor de ingeniería y ciencias mecánicas Sameh Tawfick muestra cómo las aletas y los fluidos flexibles pueden cambiar simultáneamente entre rectos o doblados, calientes y fríos, controlando el volumen y la temperatura de pequeños píxeles llenos de líquido. Cambiar el volumen de líquidos en píxeles puede cambiar las direcciones en las que giran las aletas, al igual que los relojes antiguos, y cambiar la temperatura permite que los píxeles se comuniquen mediante energía infrarroja. Los resultados de la investigación se publican en la revista Progreso de la ciencia.
El interés de Tawfick en la interacción de las fuerzas elásticas y capilares (o elastocapilaridad) comenzó como estudiante de posgrado, cubrió la ciencia básica de mojar el cabello y lo llevó a su investigación sobre pantallas robóticas blandas en Illinois.
“Un ejemplo cotidiano de elasto-capilaridad es lo que le sucede a nuestro cabello cuando nos duchamos”, dijo Tawfick. “Cuando nuestro cabello se moja, se pega y se dobla o riza a medida que se aplican fuerzas capilares y se liberan a medida que se seca”.
En el laboratorio, el equipo creó pequeñas cajas o píxeles de unos pocos milímetros de tamaño que contienen aletas hechas de un polímero flexible que se flexiona cuando los píxeles se llenan de líquido y se drenan mediante un sistema de pequeñas bombas. Los píxeles pueden tener aletas únicas o múltiples y están dispuestos en matrices que forman una pantalla para transmitir información, dijo Tawfick.
“Tampoco estamos limitados a cajas de píxeles cúbicos”, dijo Tawfick. “Las aletas se pueden colocar en diferentes direcciones para crear diferentes imágenes, incluso a lo largo de superficies curvas. Los controles son lo suficientemente precisos para movimientos complejos como simular la apertura de una flor”.
Otra característica de las nuevas pantallas, según el estudio, es la capacidad de enviar dos señales simultáneas: una que puede ver el ojo humano y otra que solo puede verse con una cámara infrarroja.
Esquema del mecanismo que muestra señales ópticas e infrarrojas de “OK” y “NO” al mismo tiempo. En el gráfico, los píxeles fríos están marcados en azul y los píxeles calientes están marcados en rosa. Fuente: Sameh Tawfick.
“Debido a que podemos controlar la temperatura de estas gotas individuales, podemos mostrar mensajes que solo se pueden ver con un dispositivo infrarrojo”, dijo Tawfick, “o podemos enviar dos mensajes diferentes al mismo tiempo”. Sin embargo, las nuevas pantallas tienen varias limitaciones, dijo Tawfick.
Mientras construía los nuevos dispositivos, el equipo descubrió que las diminutas bombas necesarias para controlar los fluidos de los píxeles no estaban disponibles comercialmente, y todo el dispositivo es sensible a la gravedad, lo que significa que solo funciona en posición horizontal.
“Cuando rotamos la pantalla 90 grados, el rendimiento se verá afectado significativamente, lo que es perjudicial para aplicaciones como vallas publicitarias y otros letreros destinados al público”, dijo Tawfick. “La buena noticia es que sabemos que cuando las gotas de líquido se vuelven lo suficientemente pequeñas, se vuelven insensibles a la gravedad, como cuando una gota de lluvia se pega a una ventana y no cae. Descubrimos que si usamos gotas de líquido que son cinco veces más pequeñas, la gravedad ya no será un problema”.
El equipo dijo que debido a que la ciencia detrás de los efectos de la gravedad en las gotas se comprende bien, será el punto focal para su próxima aplicación de la tecnología emergente.
Tawfick dijo que está muy emocionado de ver hacia dónde se dirige esta tecnología, ya que aporta una nueva idea al gran espacio de mercado de las pantallas reflectantes grandes. “Hemos desarrollado un tipo de pantalla completamente nuevo que requiere una energía mínima, es escalable e incluso lo suficientemente flexible como para colocarse en superficies curvas”.
Más información:
Jonghyun Ha et al., Visualización polimórfica y sistemas integrados de textura controlados por capilaridad, Progreso de la ciencia (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh1321. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh1321