According to foreign media reports, Rice University researchers recently demonstrated a clothing with carbon nanotubes that can continuously monitor the wearer's heart. There's no need to wear an uncomfortable smartwatch or chest strap to monitor your heart if your comfortable clothing does a better job. That's the idea behind "smart clothing" developed by a Rice University lab that uses its conductive nanowires to weave functionality into regular clothing.
Matteo Pasquali, a chemical and biomolecular engineer at the school's Brown School of Engineering, reports in Nano Letters, a journal of the American Chemical Society, that it sewn nanotube fibers into sportswear to monitor heart rate and perform continuous electrocardiographic monitoring of the wearer. .
Araştırmacılara göre, lifler metal teller kadar iletken, ancak yıkanabilir, rahat ve vücut hareket halindeyken kırılma olasılığı çok daha düşük. Genel olarak, geliştirilmiş giysileri, deneylerde saha ölçümleri yapan standart göğüs-askılı monitörlere göre veri toplamada daha iyiydi. Ticari tıbbi elektrot monitörleriyle eşleştirildiğinde, karbon nanotüp giysiler EKG'lerde biraz daha iyi performans gösterdi.
"The garment had to fit snugly against the chest," said Rice graduate student Lauren Taylor, lead author of the study. "In future research, we will focus on using denser blocks of carbon nanowires so that there is more surface area to contact the skin."
Araştırmacılar, nanotüp liflerinin yumuşak ve elastik olduğuna ve bunları içeren giysilerin makinede yıkanabilir olduğuna dikkat çekiyor. Bu lifler, standart iplik gibi kumaş üzerine makinede dikilebilir. Zigzag dikiş deseni kumaşların kırılmadan esnemesini sağlar.
The fibers not only provide a stable electrical contact with the wearer's skin, Taylor said, but also act as electrodes to connect electronic devices such as Bluetooth transmitters, relay data to smartphones, or connect to Holter monitors that can fit in the user's pocket. device.
Pasquali's lab introduced carbon nanotube fibers in 2013. Since then, fibers containing tens of billions of nanotubes each have been studied to repair bridges in damaged hearts, as electrical interfaces to the brain, for cochlear implants, as flexible antennas, and for automotive and aerospace applications. Their development is also part of the Rice-based Carbon Center, a multi-university research initiative led by Rice and launched in 2019.
Orijinal nanotüp filamentleri yaklaşık 22 mikron genişliğindeydi ve bir dikiş makinesinin taşıyamayacağı kadar inceydi. Taylor, dikilebilir ipliği oluşturmak için bir ip üreticisinin kullanıldığını, temelde her biri yedi filamentten oluşan üç demetin normal iplikle kabaca aynı boyutta dokunduğunu söyledi.
"We worked with a guy who sold a little machine designed to make ropes for model boats," says Taylor, who initially tried to weave the thread by hand with limited success. "He was able to make us a mid-scale device that could do that."
Zig-zag deseni, bir spor giysinin veya başka bir kumaşın ne kadar esnek olabileceğini hesaba katacak şekilde ayarlanabileceğini söyledi. Taylor, ekibin cilt temasını nasıl en üst düzeye çıkaracaklarını bulmak için Teksas Kalp Enstitüsü'ndeki Dr. Mehdi Razavi ve meslektaşlarıyla birlikte çalıştığını söyledi.
Araştırmacılar, kumaşa dokunan liflerin antenleri veya LED'leri yerleştirmek için de kullanılabileceğini söyledi. Elyaf geometrisinde ve ilgili elektronik aksamda yapılan küçük değişiklikler, nihayetinde giysilerin yaşamsal belirtileri, eforu veya solunum hızını izlemesine izin verebilir.
Other potential uses could include human-machine interfaces in cars or soft robots, or as antennas, health monitors and bulletproof protection for military uniforms, Taylor noted. "We demonstrated with a collaborator a few years ago that carbon nanotube fibers dissipate energy better per unit weight than Kevlar fibers, and that's without some of our later progress in tensile strength," she said. "
"We're seeing this material play a role in more and more applications after 20 years of development in laboratories around the world," Pasquali said. "Carbon nanotubes are a natural building block for wearable devices due to their combination of electrical conductivity, good skin contact, biocompatibility and softness."
Giyilebilir pazar, nispeten küçük olsa da, hidrokarbonlardan doğrudan bölme yoluyla çıkarılabilen ve aynı zamanda temiz hidrojen üreten bir süreç olan yeni nesil sürdürülebilir malzemeler için bir giriş noktası olabilir, dedi. Bu materyali geliştirmek, Karbon Merkezinin odak noktasıdır.
"We are in the same situation as solar cells were decades ago," Pasquali said. "We need application leaders that can power scale-up of production and improve efficiency."
