De acordo com relatos da mídia estrangeira, pesquisadores da Universidade Rice recentemente demonstraram uma roupa com nanotubos de carbono que podem monitorar continuamente o coração do usuário. Não há necessidade de usar um smartwatch desconfortável ou alça torácica para monitorar seu coração se sua roupa confortável fizer um trabalho melhor. Essa é a ideia por trás de "roupas inteligentes" desenvolvidas por um laboratório da Universidade Rice que usa seus nanofios condutores para tecer funcionalidade em roupas regulares.
Matteo Pasquali, engenheiro químico e biomolecular da Escola De Engenharia Brown da escola, relata na Nano Letters, um jornal da American Chemical Society, que costurou fibras de nanotubo em roupas esportivas para monitorar a frequência cardíaca e realizar monitoramento eletrocardiográfico contínuo do usuário. .
De acordo com os pesquisadores, as fibras são tão condutoras quanto fios metálicos, mas são laváveis, confortáveis e muito menos propensas a quebrar quando o corpo está em movimento. No geral, suas roupas aprimoradas foram melhores na coleta de dados do que monitores padrão de alça torácica que tomaram medidas de campo nos experimentos. Quando combinadas com monitores de eletrodos médicos comerciais, as roupas de nanotubos de carbono tiveram um desempenho ligeiramente melhor em ECGs.
"A peça de roupa tinha que caber feio contra o peito", disse lauren Taylor, principal autora do estudo. "Em pesquisas futuras, nos concentraremos em usar blocos mais densos de nanofios de carbono para que haja mais área de superfície para entrar em contato com a pele."
Os pesquisadores apontam que as fibras de nanotubos são macias e elásticas, e as roupas que as incorporam podem ser lavadas por máquinas. Estas fibras podem ser costuradas no tecido como fio padrão. O padrão de costura em ziguezague permite que os tecidos se estendam sem quebrá-los.
As fibras não só fornecem um contato elétrico estável com a pele do usuário, disse Taylor, mas também atuam como eletrodos para conectar dispositivos eletrônicos, como transmissores Bluetooth, retransmitir dados para smartphones ou conectar-se a monitores Holter que podem caber no bolso do usuário. dispositivo.
O laboratório de Pasquali introduziu fibras de nanotubos de carbono em 2013. Desde então, fibras contendo dezenas de bilhões de nanotubos cada uma têm sido estudadas para reparar pontes em corações danificados, como interfaces elétricas ao cérebro, para implantes cocleares, como antenas flexíveis, e para aplicações automotivas e aeroespaciais. Seu desenvolvimento também faz parte do Rice-based Carbon Center, uma iniciativa de pesquisa multi-universitária liderada pela Rice e lançada em 2019.
Os filamentos originais de nanotubos tinham cerca de 22 mícrons de largura, muito finos para uma máquina de costura manusear. Um fabricante de cordas foi usado para criar o fio costurado, basicamente três pacotes de sete filamentos cada, tecidos aproximadamente do mesmo tamanho do fio normal, disse Taylor.
"Trabalhamos com um cara que vendia uma pequena máquina projetada para fazer cordas para barcos modelo", diz Taylor, que inicialmente tentou tecer o fio à mão com sucesso limitado. "Ele foi capaz de nos fazer um dispositivo de médio porte que poderia fazer isso."
O padrão zig-zag pode ser ajustado para explicar quanto um esticado pode ser um esportivo ou outro tecido, disse ela. Taylor disse que a equipe está trabalhando com o Dr. Mehdi Razavi e seus colegas no Texas Heart Institute para descobrir como maximizar o contato com a pele.
As fibras tecidas no tecido também podem ser usadas para incorporar antenas ou LEDs, disseram os pesquisadores. Pequenas modificações na geometria da fibra e eletrônica associadas poderiam eventualmente permitir que as roupas monitorem sinais vitais, esforço ou taxa de respiração.
Outros usos potenciais podem incluir interfaces homem-máquina em carros ou robôs macios, ou como antenas, monitores de saúde e proteção à prova de balas para uniformes militares, observou Taylor. "Demonstramos com um colaborador há alguns anos que as fibras de nanotubos de carbono dissipam energia melhor por unidade de peso do que as fibras Kevlar, e isso sem parte do nosso progresso posterior na força da tração", disse ela. "
"Estamos vendo esse material desempenhar um papel cada vez mais em aplicações após 20 anos de desenvolvimento em laboratórios ao redor do mundo", disse Pasquali. "Os nanotubos de carbono são um bloco de construção natural para dispositivos vestíveis devido à sua combinação de condutividade elétrica, bom contato com a pele, biocompatibilidade e maciez."
O mercado de wearables, embora relativamente pequeno, pode ser um ponto de entrada para uma nova geração de materiais sustentáveis que podem ser extraídos de hidrocarbonetos através da divisão direta, um processo que também produz hidrogênio limpo, disse ele. O desenvolvimento desse material é um foco do Centro de Carbono.
"Estamos na mesma situação que as células solares estavam há décadas", disse Pasquali. "Precisamos de líderes de aplicativos que possam aumentar a escala de produção e melhorar a eficiência."
