Secondo i resoconti dei media stranieri, i ricercatori della Rice University hanno recentemente dimostrato un abbigliamento con nanotubi di carbonio in grado di monitorare continuamente il cuore di chi lo indossa. Non è necessario indossare uno smartwatch scomodo o una fascia toracica per monitorare il tuo cuore se il tuo abbigliamento comodo fa un lavoro migliore. Questa è l'idea alla base dell'"abbigliamento intelligente" sviluppato da un laboratorio della Rice University che utilizza i suoi nanofili conduttivi per tessere funzionalità in indumenti normali.
Matteo Pasquali, ingegnere chimico e biomolecolare presso la Brown School of Engineering della scuola, riferisce su Nano Letters, una rivista dell'American Chemical Society, che ha cucito fibre di nanotubi in abbigliamento sportivo per monitorare la frequenza cardiaca ed eseguire un monitoraggio elettrocardiografico continuo di chi lo indossa. .
Secondo i ricercatori, le fibre sono conduttive come fili metallici, ma sono lavabili, confortevoli e molto meno probabilità di rompersi quando il corpo è in movimento. Nel complesso, i loro indumenti migliorati erano migliori nel raccogliere dati rispetto ai monitor standard della fascia toracica che prendevano le misure sul campo negli esperimenti. Se abbinati a monitor di elettrodi medici commerciali, gli indumenti a nanotubi di carbonio hanno ottenuto risultati leggermente migliori sugli ECG.
"L'indumento doveva adattarsi perfettamente al petto", ha detto la studentessa laureata Rice Lauren Taylor, autrice principale dello studio. "Nella ricerca futura, ci concentreremo sull'uso di blocchi più densi di nanofili di carbonio in modo che ci sia più superficie per contattare la pelle".
I ricercatori sottolineano che le fibre dei nanotubi sono morbide ed elastiche e che i vestiti che le incorporano possono essere lavati in lavatrice. Queste fibre possono essere cucite a macchina sul tessuto come filo standard. Il modello di cuciture a zigzag consente ai tessuti di allungarsi senza romperli.
Le fibre non solo forniscono un contatto elettrico stabile con la pelle di chi le indossa, ha detto Taylor, ma fungono anche da elettrodi per collegare dispositivi elettronici come trasmettitori Bluetooth, trasmettere dati agli smartphone o connettersi a monitor Holter che possono stare nella tasca dell'utente. dispositivo.
Il laboratorio di Pasquali ha introdotto le fibre di nanotubi di carbonio nel 2013. Da allora, le fibre contenenti decine di miliardi di nanotubi ciascuna sono state studiate per riparare ponti in cuori danneggiati, come interfacce elettriche al cervello, per impianti cocleari, come antenne flessibili e per applicazioni automobilistiche e aerospaziali. Il loro sviluppo fa anche parte del Rice-based Carbon Center, un'iniziativa di ricerca multi-universitaria guidata da Rice e lanciata nel 2019.
I filamenti di nanotubi originali erano larghi circa 22 micron, troppo sottili per essere maneggiati da una macchina da cucire. Un produttore di corde è stato utilizzato per creare il filo cucibile, fondamentalmente tre fasci di sette filamenti ciascuno, tessuti all'incirca delle stesse dimensioni del filo normale, ha detto Taylor.
"Abbiamo lavorato con un ragazzo che vendeva una piccola macchina progettata per fare corde per modellini di barche", dice Taylor, che inizialmente ha cercato di tessere il filo a mano con un successo limitato. "È stato in grado di renderci un dispositivo di medie dimensioni in grado di farlo".
Il modello a zig-zag può essere regolato per tenere conto di quanto può essere elastico un abbigliamento sportivo o un altro tessuto, ha detto. Taylor ha detto che il team sta lavorando con il Dr. Mehdi Razavi e i suoi colleghi del Texas Heart Institute per capire come massimizzare il contatto con la pelle.
Le fibre tessute nel tessuto potrebbero anche essere utilizzate per incorporare antenne o LED, hanno detto i ricercatori. Lievi modifiche alla geometria della fibra e all'elettronica associata potrebbero eventualmente consentire agli indumenti di monitorare i segni vitali, lo sforzo o la frequenza respiratoria.
Altri potenziali usi potrebbero includere interfacce uomo-macchina in auto o robot morbidi, o come antenne, monitor sanitari e protezione antiproiettile per uniformi militari, ha osservato Taylor. "Abbiamo dimostrato con un collaboratore alcuni anni fa che le fibre di nanotubi di carbonio dissipano l'energia meglio per unità di peso rispetto alle fibre di Kevlar, e questo senza alcuni dei nostri progressi successivi nella resistenza alla trazione", ha detto. "
"Stiamo vedendo questo materiale svolgere un ruolo in sempre più applicazioni dopo 20 anni di sviluppo nei laboratori di tutto il mondo", ha detto Pasquali. "I nanotubi di carbonio sono un elemento naturale per i dispositivi indossabili grazie alla loro combinazione di conduttività elettrica, buon contatto con la pelle, biocompatibilità e morbidezza".
Il mercato dei dispositivi indossabili, sebbene relativamente piccolo, potrebbe essere un punto di ingresso per una nuova generazione di materiali sostenibili che possono essere estratti dagli idrocarburi attraverso la scissione diretta, un processo che produce anche idrogeno pulito, ha affermato. Lo sviluppo di questo materiale è al centro del carbonio.
"Siamo nella stessa situazione in cui si trovavano le celle solari decenni fa", ha detto Pasquali. "Abbiamo bisogno di leader applicativi in grado di potenziare lo scale-up della produzione e migliorare l'efficienza".
