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. .
За словами дослідників, волокна так само провідні, як і металеві дроти, але їх можна мити, зручно і набагато рідше ламаються під час руху тіла. Загалом, їх покращений одяг краще збирав дані, ніж стандартні нагрудні{0}}монітори, які проводили польові вимірювання в експериментах. У поєднанні з комерційними медичними електродними моніторами, одяг з вуглецевих нанотрубок показав трохи краще на ЕКГ.
"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."
Дослідники відзначають, що волокна нанотрубок м’які та еластичні, а одяг, що містить їх, можна прати в пральній машині. Ці волокна можна машинно пришити на тканину як стандартну нитку. Зигзагоподібний малюнок дозволяє тканинам розтягуватися, не ламаючи їх.
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.
Оригінальні нитки нанотрубок мали ширину близько 22 мікрон, занадто тонкі для швейної машини. За словами Тейлора, для створення швейної нитки використовувався канатний виробник, тобто три пучки по сім ниток кожен, сплетених приблизно такого ж розміру, як і звичайна нитка.
"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."
За її словами, зигзагоподібний{0}}узор можна налаштувати, щоб врахувати, наскільки розтягується спортивний одяг чи інша тканина. Тейлор сказав, що команда працює з доктором Мехді Разаві та його колегами з Техаського інституту серця, щоб з’ясувати, як максимізувати контакт зі шкірою.
За словами дослідників, волокна, вплетені в тканину, також можна використовувати для вбудовування антен або світлодіодів. Невеликі модифікації геометрії волокна та пов’язаної з ним електроніки зрештою можуть дозволити одягу відстежувати життєво важливі показники, зусилля або частоту дихання.
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."
Ринок носових пристроїв, хоча і відносно невеликий, може стати точкою входу для нового покоління екологічно чистих матеріалів, які можна витягти з вуглеводнів шляхом прямого розщеплення, процесу, який також виробляє чистий водень, сказав він. Розробкою цього матеріалу займається Carbon Center.
"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."
