Σύμφωνα με δημοσιεύματα ξένων ΜΜΕ, ερευνητές του Πανεπιστημίου Ράις έδειξαν πρόσφατα ένα ρούχο με νανοσωλήνες άνθρακα που μπορούν να παρακολουθούν συνεχώς την καρδιά του χρήστη. Δεν χρειάζεται να φοράτε ένα άβολο smartwatch ή ιμάντα στήθους για να παρακολουθείτε την καρδιά σας εάν τα άνετα ρούχα σας κάνουν καλύτερη δουλειά. Αυτή είναι η ιδέα πίσω από τα "έξυπνα ρούχα" που αναπτύχθηκαν από ένα εργαστήριο του Πανεπιστημίου Rice που χρησιμοποιεί τα αγώγιμα νανοσωματίδια του για να υφάνει τη λειτουργικότητα σε κανονικά ρούχα.
Ο Matteo Pasquali, χημικός και βιομοριμικός μηχανικός στην Brown School of Engineering του σχολείου, αναφέρει στο Nano Letters, ένα περιοδικό της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας, ότι έρανε ίνες νανοσωλήνων σε αθλητικά ρούχα για να παρακολουθεί τους καρδιακούς παλμούς και να εκτελεί συνεχή ηλεκτροκαρδιογραφική παρακολούθηση του χρήστη. .
Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι ίνες είναι τόσο αγώγιμες όσο τα μεταλλικά καλώδια, αλλά πλένονται, είναι άνετες και πολύ λιγότερο πιθανό να σπάσουν όταν το σώμα βρίσκεται σε κίνηση. Συνολικά, τα ενισχυμένα ενδύματά τους ήταν καλύτερα στη συλλογή δεδομένων από τις τυπικές οθόνες ιμάντα θώρακα που έλαβαν μετρήσεις πεδίου στα πειράματα. Όταν συνδυάζονται με εμπορικές ιατρικές οθόνες ηλεκτροδίων, τα ενδύματα νανοσωλήνων άνθρακα απέδωσαν ελαφρώς καλύτερα στα ΗΚΓ.
"Το ένδυμα έπρεπε να ταιριάζει άνετα στο στήθος", δήλωσε η μεταπτυχιακή φοιτήτρια του Ράις Λόρεν Τέιλορ, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. "Σε μελλοντικές έρευνες, θα επικεντρωθούμε στη χρήση πυκνότερων μπλοκ νανοσωματιών άνθρακα, έτσι ώστε να υπάρχει περισσότερη επιφάνεια για να έρθει σε επαφή με το δέρμα."
Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι οι ίνες νανοσωλήνων είναι μαλακές και ελαστικές και τα ρούχα που τα ενσωματώνουν μπορούν να πλυθούν στο πλυντήριο. Αυτές οι ίνες μπορούν να είναι μηχανή ραμμένη επάνω στο ύφασμα όπως το τυποποιημένο νήμα. Το μοτίβο ραφής ζιγκ-ζαγκ επιτρέπει στα υφάσματα να τεντώνονται χωρίς να τα σπάνε.
Οι ίνες όχι μόνο παρέχουν σταθερή ηλεκτρική επαφή με το δέρμα του χρήστη, δήλωσε ο Taylor, αλλά λειτουργούν επίσης ως ηλεκτρόδια για τη σύνδεση ηλεκτρονικών συσκευών όπως πομποί Bluetooth, δεδομένα αναμετάδοσης σε smartphones ή σύνδεση με οθόνες Holter που μπορούν να χωρέσουν στην τσέπη του χρήστη. συσκευή.
Το εργαστήριο του Pasquali εισήγαγε ίνες νανοσωλήνων άνθρακα το 2013. Από τότε, οι ίνες που περιέχουν δεκάδες δισεκατομμύρια νανοσωλήνες το καθένα έχουν μελετηθεί για την επισκευή γεφυρών σε κατεστραμμένες καρδιές, ως ηλεκτρικές διεπαφές στον εγκέφαλο, για κοχλιάρια εμφυτεύματα, ως ευέλικτες κεραίες και για εφαρμογές αυτοκινήτων και αεροδιαστημικών. Η ανάπτυξή τους αποτελεί επίσης μέρος του Κέντρου Άνθρακα με έδρα το Ρύζι, μια πολυ-πανεπιστημιακή ερευνητική πρωτοβουλία υπό την ηγεσία της Rice και ξεκίνησε το 2019.
Τα αρχικά νήματα νανοσωλήνων είχαν πλάτος περίπου 22 μικρά, πολύ λεπτά για να τα χειριστεί μια ραπτομηχανή. Ένας κατασκευαστής σχοινιών χρησιμοποιήθηκε για να δημιουργήσει το ραψίσιμο νήμα, βασικά τρεις δέσμες επτά νημάτων το καθένα, υφασμένα περίπου στο ίδιο μέγεθος με το κανονικό νήμα, δήλωσε ο Taylor.
«Δουλέψαμε με έναν τύπο που πούλησε ένα μικρό μηχάνημα σχεδιασμένο για να φτιάχνει σχοινιά για μοντέλα σκαφών», λέει ο Taylor, ο οποίος αρχικά προσπάθησε να υφάνει το νήμα με το χέρι με περιορισμένη επιτυχία. "Κατάφερε να μας φτιάξει μια μεσαίας κλίμακας συσκευή που θα μπορούσε να το κάνει αυτό."
Το μοτίβο ζιγκ-ζαγκ μπορεί να προσαρμοστεί για να υπολογίσει πόσο τέντωμα μπορεί να είναι ένα αθλητικό ή άλλο ύφασμα, είπε. Ο Τέιλορ είπε ότι η ομάδα συνεργάζεται με τον Δρ Mehdi Razavi και τους συναδέλφους του στο Ινστιτούτο Καρδιάς του Τέξας για να βρει πώς να μεγιστοποιήσει την επαφή με το δέρμα.
Οι ίνες που υφαίνονται στο ύφασμα θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την ενσωμάτωση κεραιών ή LED, ανέφεραν οι ερευνητές. Μικρές τροποποιήσεις στη γεωμετρία των ινών και τα συναφή ηλεκτρονικά θα μπορούσαν τελικά να επιτρέψουν στα ρούχα να παρακολουθούν ζωτικά σημεία, προσπάθεια ή ρυθμό αναπνοής.
Άλλες πιθανές χρήσεις θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν διεπαφές ανθρώπου-μηχανής σε αυτοκίνητα ή μαλακά ρομπότ, ή ως κεραίες, οθόνες υγείας και αλεξίσφαιρη προστασία για στρατιωτικές στολές, σημείωσε ο Τέιλορ. "Αποδείξαμε με έναν συνεργάτη πριν από μερικά χρόνια ότι οι ίνες νανοσωλήνων άνθρακα διαχέουν ενέργεια καλύτερα ανά μονάδα βάρους από τις ίνες Kevlar, και αυτό χωρίς κάποια από την μετέπειτα πρόοδό μας σε αντοχή σε εφελκυσμό", είπε. "
"Βλέπουμε αυτό το υλικό να παίζει ρόλο σε όλο και περισσότερες εφαρμογές μετά από 20 χρόνια ανάπτυξης σε εργαστήρια σε όλο τον κόσμο", δήλωσε ο Πασκουάλι. "Οι νανοσωλήνες άνθρακα αποτελούν φυσικό δομικό στοιχείο για φορητές συσκευές λόγω του συνδυασμού ηλεκτρικής αγωγιμότητας, καλής επαφής με το δέρμα, βιοσυμβατότητας και απαλότητας."
Η αγορά wearables, αν και σχετικά μικρή, θα μπορούσε να αποτελέσει σημείο εισόδου για μια νέα γενιά βιώσιμων υλικών που μπορούν να εξαχθούν από υδρογονάνθρακες μέσω άμεσου διαχωρισμού, διαδικασία η οποία παράγει επίσης καθαρό υδρογόνο, ανέφερε. Η ανάπτυξη αυτού του υλικού είναι το επίκεντρο του Κέντρου Άνθρακα.
"Βρισκόμαστε στην ίδια κατάσταση με τα ηλιακά κύτταρα πριν από δεκαετίες", δήλωσε ο Πασκουάλι. "Χρειαζόμαστε ηγέτες εφαρμογών οι οποίο θα μπορούν να τροφοδοτούν την κλιμάκωση της παραγωγής και να βελτιώνουν την αποδοτικότητα".
