Preparación de un sensor de movimiento usando material de AgNWs y análisis de rendimiento en actividades deportivas

Vendajes inteligentes para el movimiento cotidiano

Imagine una pegatina flexible en la piel que registre discretamente cómo se activan sus músculos y cómo se mueven sus articulaciones mientras entrena, se recupera de una lesión o simplemente sale a correr. Este estudio presenta un sensor de movimiento así, diseñado para comportarse como una segunda piel durante el ejercicio real. Repensando tanto los materiales como la forma en que se combinan, los investigadores crearon un “vendaje electrónico” elástico y duradero capaz de leer la actividad muscular con señales estables y de alta calidad durante la práctica deportiva.

Por qué importan sensores de movimiento mejores

A medida que el entrenamiento y el seguimiento de la salud se vuelven más basados en datos, entrenadores y médicos desean información precisa sobre cómo se mueve el cuerpo en tiempo real. Muchos sensores flexibles existentes tienen problemas en actividades reales: sus señales se desvían, responden con lentitud a movimientos rápidos y la información útil queda fácilmente enterrada en el ruido eléctrico. Este artículo aborda esos puntos débiles. Los autores se centraron en un material llamado polidimetilsiloxano (PDMS), una silicona blanda y elástica usada a menudo en dispositivos médicos, y lo combinaron con nanohilos de plata ultrafinos que actúan como diminutas vías eléctricas. El objetivo fue un sensor que se estire con el cuerpo pero mantenga lecturas nítidas y fiables, especialmente durante movimientos deportivos dinámicos.

Construyendo una malla eléctrica elástica

El núcleo del diseño es una red tridimensional de nanohilos de plata encerrada en el PDMS flexible. Lograr que estos nanohilos se distribuyan de forma homogénea y se adhieran firmemente al material blando es complicado; si se aglomeran o se deslizan, la señal eléctrica se vuelve inestable. El equipo resolvió esto mezclando primero los nanohilos en aceite de dimetilsiloxano y usando ultrasonidos para romper los grumos. Esta suspensión premixada se incorpora luego al PDMS sin curar, se vierte en un molde y se seca y calienta suavemente para que la silicona reticule y forme un sólido elástico. Durante este proceso, los nanohilos de plata forman una red interconectada dentro del PDMS curado, creando numerosos puntos de solapamiento por los que puede circular la electricidad. Cuando la tira se estira, esta malla se deforma y cambia la facilidad con la que pasa la corriente, lo que permite que el dispositivo detecte la deformación.

De la receta de laboratorio al dispositivo wearable

Para convertir esta tira sensible en un sensor de movimiento práctico, los autores combinaron varios pasos de fabricación. Usaron recubrimiento por centrifugado (spin coating) para crear una película conductora delgada y uniforme, y serigrafía para añadir electrodos basados en plata con patrones diseñados con software de diseño asistido por ordenador. Las mismas herramientas de diseño determinaron el ancho y la curvatura de los circuitos del sensor para que se ajustaran cómodamente a la piel y captaran señales limpias. Los dispositivos terminados se probaron con una máquina de tracción que los estiró repetidamente mientras se medían cambios en la resistencia. También se colocaron los sensores sobre la piel, encima de músculos clave, y un sistema profesional de registro bioeléctrico capturó la actividad eléctrica muscular en reposo y durante el ejercicio. Posteriormente se aplicaron métodos de procesamiento de señal para separar las señales musculares significativas del ruido de fondo y calcular la relación señal‑ruido.

Poniendo el sensor a prueba en deportes

El nuevo sensor a base de PDMS se comparó con versiones fabricadas sobre otros dos sustratos flexibles comunes: nanofibras de celulosa (CNF) y tereftalato de polietileno (PET). A lo largo de 3.000 ciclos de estiramiento, los sensores de PDMS mostraron una fluctuación de resistencia inferior al 5 por ciento, mucho menor que la de CNF y PET, que exhibieron deriva mayor y signos de fatiga. En ensayos de estiramiento hasta un 60 por ciento de deformación, los sensores de PDMS respondieron aproximadamente el doble de rápido que los basados en CNF y claramente más rápido que los de PET. Cuando los investigadores imitaron frecuencias típicas de movimiento humano entre 0,5 y 2 hertz, los sensores de PDMS permanecieron estables y generaron señales fuertes en el rango de 0,5–1,5 hertz, que coincide con la mayoría de los movimientos naturales de las extremidades. Durante ejercicios de baloncesto con voluntarios que llevaban los sensores en brazos y piernas, los dispositivos produjeron de forma consistente señales musculares con una relación señal‑ruido media en torno a 25 decibelios, lo que indica que la información útil superó con creces el ruido eléctrico de fondo.

Qué implica esto para el entrenamiento y la salud

En términos sencillos, el estudio muestra que disponer cuidadosamente hilos microscópicos de plata dentro de una banda de silicona blanda puede crear un sensor de movimiento que se estira con el cuerpo y, sin embargo, mantiene lecturas notablemente estables. En comparación con dispositivos similares fabricados sobre materiales más rígidos o frágiles, el sensor a base de PDMS ofrece mayor durabilidad, respuesta más rápida y señales más limpias durante actividad deportiva realista. Aunque quedan por resolver cuestiones sobre comodidad a largo plazo, efectos de la temperatura y uso en movimientos más extremos, este trabajo apunta hacia parches wearables futuros que podrían monitorizar el esfuerzo muscular y el movimiento articular con precisión de laboratorio en el campo de juego, en la clínica o incluso en el hogar.

Cita: Wang, H. Preparation of motion sensor using AgNWs material and performance analysis in sports activities. Sci Rep 16, 13045 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42806-3

Palabras clave: sensor de movimiento wearable, nanohilos de plata, electrónica flexible, monitorización del rendimiento deportivo, electromiografía