L’étudiante diplômée de l’Université Grain Lauren Taylor affiche une chemise avec une ligne de nanotubes de carbone qui assure une surveillance constante du centre du porteur. Crédit : Jeff Fitlow/Université Rice
Les nanotubes de carbone polyvalents de Rice tissés dans les vêtements recueillent un ECG et une fréquence cardiaque précis.
Il n’est pas nécessaire de porter des montres intelligentes inconfortables ou même des sangles de poitrine pour votre cœur au cas où votre chemise confortable peut faire un meilleur travail.
C’est l’idée derrière les « vêtements intelligents » développée par le laboratoire de l’Université Rice, qui a utilisé la ficelle conductrice de nanotubes pour tisser des éléments dans des vêtements ordinaires.
Le laboratoire brun foncé de la School of Anatomist de substance chimique et professionnel de la biomolécule Matteo Pasquali documenté dans le journal de l’American Chemical Substance Society Nano caractères il a cousu des matériaux de nanotubes dans des vêtements de sport pour surveiller le rythme cardiaque et prendre un électrocardiogramme (ECG) continu du porteur.
Les fibres particulières sont simplement conductrices comme des fils d’acier, mais nettoyables, confortables et beaucoup moins susceptibles de se casser chaque fois qu’un corps est en mouvement, selon les chercheurs.
Dans l’ensemble, les vêtements qu’ils ont améliorés ont mieux collecté des données qu’un moniteur de ceinture thoracique ordinaire utilisant des mesures en direct tout au long des expériences. Lorsqu’il est associé à des moniteurs d’électrodes de soins de santé commerciaux, le tee-shirt en nanotubes de carbone particulier a donné des ECG légèrement meilleurs.
“La chemise doit être confortable contre la poitrine”, a déclaré Lauren Taylor Swift, étudiante diplômée de Rice, auteure principale de l’étude. « Dans les études à venir, nous nous concentrerons sur l’utilisation de coussinets plus denses de fils de nanotubes de carbone afin qu’il y ait plus de surface pour entrer en contact avec la peau. ”
Les fils de nanotubes de Co2 tissés dans une chemise de fitness à l’Université Grain ont pu collecter des données d’électrocardiogramme et de fréquence cardiaque qui combinaient des moniteurs standard et des écrans de ceinture thoracique. Crédit : Jeff Fitlow/Université Rice
Les chercheurs ont mentionné que les fibres de nanotubes sont généralement douces et polyvalentes, et que les vêtements qui les incorporeront seront lavables en machine. Les fibres particulières peuvent être cousues à la machine dans le tissu de la même manière que le fil standard. La conception particulière des coutures en zigzag permet au matériau de s’étirer sans les casser.
Les fibres offraient non seulement un contact électrique constant avec les pores et la peau du porteur, mais servaient également d’électrodes pour connecter des appareils électroniques grand public tels que des émetteurs Bluetooth pour relayer des informations à un smartphone ou même se connecter à un Holter garde une trace de qui pourrait être rangé dans la poche d’un utilisateur, a déclaré Taylor.
Le laboratoire de Pasquali a lancé les fibres alimentaires à base de nanotubes de carbone en 2013 . Depuis, les fibres, contenant chacune plusieurs milliards de nanotubes, sont effectivement étudiées pour leur utilisation car des ponts pour corriger les cœurs endommagés , comme interfaces électriques avec l’esprit , Pour utilisation dans les implants cochléaires , comme antennes polyvalentes ainsi que pour les applications automobiles et aéronautiques. Leur croissance fait également partie de la Centre Carbone , une initiative de recherche multiuniversitaire portée par Rice plus sorti en 2019 .
Lauren Taylor Swift, étudiante diplômée de l’Université Rice, coud des fils de nanotubes de carbone dans un t-shirt. Les fibres conductrices peuvent être utilisées pour fabriquer des « vêtements intelligents » capables de suivre le cœur du porteur. Pointage de crédit : Jeff Fitlow/Rice College
Les filaments de nanotubes initiaux, d’environ 22 microns de large, étaient trop fins pour qu’une machine à coudre puisse s’en occuper. Taylor a déclaré que le fabricant de cordes avait été utilisé pour créer une ficelle à coudre, essentiellement trois lots de sept filaments chacun, tissés dans une taille à peu près égale à un fil ordinaire.
“Nous avons travaillé avec quelqu’un qui vend de petites machines conçues pour créer des cordes pour les navires de conception”, a déclaré Taylor, qui au début a essayé de tisser le fil particulier à la main, avec un succès limité. « Il a réussi à faire de nous tous un gadget de taille moyenne qui fait exactement la même chose. ”
La fille a déclaré que le motif en zigzag peut être modifié pour tenir compte de l’étirement probable d’une chemise ou même d’un autre tissu. Taylor a déclaré que l’équipe peut travailler avec le Dr . Mehdi Razavi et ses collègues du Texas Center Institute pour trouver des méthodes pour maximiser le contact avec votre peau.
Un laboratoire du Rice College utilise un appareil personnalisé qui tisse des nanotubes de carbone dans des poteaux plus grands pour la couture. Les fils particuliers ont ensuite été utilisés pour fabriquer des « vêtements intelligents » capables de suivre le cœur du porteur. Pointage de crédit : Jeff Fitlow/Rice University ou collège
Les matériaux tissés dans le matériau peuvent également être utilisés pour ajouter des antennes ou des LED, selon les chercheurs. De petites modifications de la géométrie des fibres et de l’électronique liée pourraient finalement permettre de porter des vêtements afin de contrôler les signes vitaux, de conduire l’effort ou la fréquence du système respiratoire.
Taylor Swift a noté que d’autres utilisations possibles pourraient consister en des interfaces homme-machine destinées aux automobiles ou à la robotique fluide, ou en raison des antennes, des écrans de santé et de la sécurité balistique dans les tenues militaires. “Nous avons démontré en utilisant un collaborateur il y a quelques années que les fibres de nanotubes de carbone sont bien meilleures pour dissiper la puissance sur un programme par poids que le Kevlar, qui était sans quelques-uns des gains que nous avons eu depuis dans la résistance à la traction”, a déclaré la dame. .
“Nous constatons qu’après 20 ans de développement au sein de laboratoires du monde entier, ce matériau particulier fonctionne de plus en plus d’applications”, a déclaré Pasquali. « En raison de la combinaison de conductivité , bon contact avec votre peau, biocompatibilité plus qualités douces , les fils de nanotubes de carbone sont un composant organique pour les vêtements. ”
Le fil de nanotubes de carbone cousu directement dans les vêtements est polyvalent et les vêtements sont généralement lavables en machine, selon les chercheurs de l’Université Grain qui ont créé les fibres conductrices. Crédit : Jeff Fitlow/Université Rice
Il a déclaré que le marché des vêtements portables, même s’il est relativement petit, se trouve être un point d’entrée pour une toute nouvelle génération de matériaux durables pouvant être produits à partir d’hydrocarbures via une séparation immédiate, un processus qui produira également de l’hydrogène parfaitement propre. Le développement de ce type de matériaux est un concentré du Carbon Center.
“Nous sommes dans la même situation depuis les cellules solaires il y a une vingtaine d’années”, a déclaré Pasquali. « Nous avons besoin de leaders sur le marché des applications qui peuvent fournir un attrait pour augmenter la production et augmenter l’efficacité. ”
Référence : « Electrodes lavables, cousues, tout carbone et fils de signalisation concernant les vêtements électroniques » par Lauren W. Taylor Swift, Steven M. Williams, J. Stephen Yan, Oliver S. Dewey, Flavia Vitale et Matteo Pasquali, 30 août 2021 , Nano mots .
DOI : 10. 1021/acs. nanolett. 1c01039
Les co-auteurs de l’article sont les étudiants diplômés de Grain Steven Williams et Oliver Dewey, et les anciens élèves J. Stephen Yan, maintenant au Birkenstock boston Consulting Group, ainsi que Flavia Vitale, une bonne professeure adjointe associée à la neurologie à l’université ou au collège de Pennsylvanie. Pasquali est directeur du Carbon Hub ainsi que professeur AJ Hartsook de substance chimique et anatomiste biomoléculaire et professeur associé à la chimie, à la science des composants et à la nano-ingénierie.
La recherche a été soutenue par les Oughout. S. Air Power (FA9550-15-1-0370), la United States Heart Association (15CSA2446004), le Robert The. Welch Foundation (C-1668), le département de la santé (DE-EE0007865, DE-AR0001015), le département particulier de la protection (32 CFR 168a) et une bourse Riki Kobayashi du département Grain de substance chimique et anatomiste biomoléculaire.
