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La chemise intelligente effectuée avec le filetage de nanotube de carbone surveille la fréquence cardiaque du porteur

Il n'y a aucun besoin de mettre les smartwatches ou les sangles inconfortables de poitrine pour surveiller votre coeur si votre chemise confortable peut réaliser une meilleure fonction.

C'est l'idée derrière « le vêtement intelligent » développé par un laboratoire de Rice University, qui a utilisé son filetage conducteur de nanotube pour tisser la fonctionnalité dans l'habillement régulier.

L'école de Brown du laboratoire de bureau d'études du technicien chimique et biomoléculaire Matteo Pasquali rapporté dans les lettres nanoes de tourillon de société chimique américaine qu'elle a cousu des fibres de nanotube dans l'usure sportive pour surveiller la fréquence cardiaque et pour prendre un électrocardiogramme soutenu (EKG) du porteur.

Les fibres sont juste comme conductrices que des fils en métal, mais lavables, confortables et loin moins pour se briser quand un fuselage est en mouvement, selon les chercheurs.

Dans l'ensemble, la chemise elles améliorées étaient meilleures à recueillir des caractéristiques qu'un moniteur normal de poitrine-sangle prenant des mesures sous tension pendant les expériences. Une fois appariée avec les moniteurs médicaux commerciaux d'électrode, la chemise de nanotube de carbone a donné des ECG légèrement meilleurs.

La chemise doit être confortable contre la poitrine. Dans de futures études, nous nous concentrerons sur employer des corrections plus denses des filetages de nanotube de carbone tellement là est plus de surface pour entrer en contact avec la peau. »

Lauren Taylor, auteur important d'étude et étudiant de troisième cycle, Rice University

Les chercheurs ont noté des fibres de nanotube sont mous et flexibles, et le vêtement qui les comporte est machine lavable. Les fibres peuvent machine-être cousues dans le tissu juste comme le filetage normal. La configuration piquante de zigzag permet au tissu de s'étendre sans les briser.

Les fibres fournies non seulement affermissent le contact électrique avec la peau du porteur mais également servi d'électrodes pour brancher l'électronique comme des émetteurs de Bluetooth aux caractéristiques de relais à un smartphone ou pour brancher à un moniteur de Holter qui peut être arrimé dans la poche d'un usager, Taylor a dit.

Le laboratoire de Pasquali a introduit la fibre de nanotube de carbone en 2013. Depuis lors les fibres, chaque dizaines contenantes de milliards de nanotubes, ont été étudiées pour l'usage comme passerelles de réparer les coeurs endommagés, en tant que surfaces adjacentes électriques avec le cerveau, pour l'usage dans des implants cochléaires, en tant qu'antennes flexibles et pour des applications automobiles et aérospatiales. Leur développement est également une partie du moyeu à base de riz de carbone, une initiative de recherches de multiuniversity aboutie par le riz et lancée en 2019.

Les filaments originels de nanotube, à environ 22 microns de large, étaient trop minces pour qu'une machine à coudre traite. Taylor a dit qu'un câble-générateur a été employé pour produire un filetage sewable, essentiellement trois paquets de sept filaments chacun, tissés dans une taille rugueux équivalente au filetage régulier.

« Nous avons travaillé avec quelqu'un qui vend de petites machines conçues pour effectuer des câbles pour les bateaux modèles, » avons dit Taylor, qui tout d'abord essayé de tisser le filetage à la main, avec la réussite limitée. « Il pouvait nous effectuer un dispositif d'échelle moyenne qui fait la même chose. »

Il a dit que la configuration de zigzag peut être réglée pour représenter combien une chemise ou tout autre tissu coûte pour étirer. Taylor a dit que l'équipe travaille avec M. Mehdi Razavi et ses collègues à l'institut de coeur du Texas pour figurer à l'extérieur comment maximiser le contact avec la peau.

Des fibres tissées dans le tissu peuvent également être employées pour encastrer des antennes ou des LED, selon les chercheurs. Les modifications moins importantes à la géométrie et à l'électronique associée des fibres ont pu éventuellement permettre au vêtement de surveiller des signes vitaux, l'effort de force ou le rythme respiratoire.

Taylor a noté d'autres utilisations potentielles pourrait inclure les surfaces adjacentes homme-machine pour des automobiles ou la robotique douce, ou comme antennes, moniteurs de santé et protection ballistique dans des uniformes militaires. « Nous avons expliqué avec un collaborateur il y a quelques années les fibres que de ce nanotube de carbone sont meilleures à l'énergie dissipante sur une base de selon-grammage que Kevlar, et c'était sans certains des gains que nous avons eus puisque dans la résistance à la traction, » il a dit.

« Nous voyons que, après deux décennies de développement dans les laboratoires mondiaux, ce matériau fonctionne dans des applications de plus en plus, » Pasquali avons dit. « À cause de la combinaison de la conductivité, de bon contact avec la peau, de biocompatibility et de douceur, filetages de nanotube de carbone sont une composante naturelle pour des wearables. »

Il a dit le marché portable, bien que relativement petit, pourrait être un point d'entrée pour un rétablissement neuf des matériaux viables qui peuvent être dérivés des hydrocarbures par l'intermédiaire de se diviser direct, un procédé qui produit également l'hydrogène propre. Le développement de tels matériaux est un centre du moyeu de carbone.

« Nous sommes dans la même situation que les piles solaires étaient il y a quelques décennies, » Pasquali avons dit. « Nous avons besoin des chefs d'application qui peuvent fournir une traction pour écailler vers le haut de la production et du rendement croissant. »

Source:
Journal reference:

Taylor, L. W., et al. (2021) Washable, Sewable, All-Carbon Electrodes and Signal Wires for Electronic Clothing. Nano Letters. doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01039.