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. .
นักวิจัยกล่าวว่าเส้นใยนำไฟฟ้าได้เหมือนกับลวดโลหะ แต่สามารถซักได้ ใส่สบาย และมีโอกาสแตกหักน้อยกว่ามากเมื่อร่างกายเคลื่อนไหว โดยรวมแล้ว เสื้อผ้าที่ปรับปรุงแล้วสามารถรวบรวมข้อมูลได้ดีกว่าเครื่องตรวจสายรัดหน้าอกแบบมาตรฐาน-ที่ใช้การวัดภาคสนามในการทดลอง เมื่อจับคู่กับจอภาพอิเล็กโทรดทางการแพทย์เชิงพาณิชย์ เสื้อผ้าท่อนาโนคาร์บอนทำงานได้ดีขึ้นเล็กน้อยในคลื่นไฟฟ้าหัวใจ
"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."
นักวิจัยชี้ให้เห็นว่าเส้นใยนาโนทิวบ์มีความนุ่มและยืดหยุ่น และเสื้อผ้าที่ผสมเข้าด้วยกันสามารถซักด้วยเครื่องได้ เส้นใยเหล่านี้สามารถเย็บด้วยเครื่องจักรบนผ้าได้เหมือนด้ายมาตรฐาน รูปแบบการเย็บซิกแซกช่วยให้ผ้ายืดได้โดยไม่ทำลาย
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.
เส้นใยนาโนทิวบ์ดั้งเดิมมีความกว้างประมาณ 22 ไมครอน บางเกินไปสำหรับจักรเย็บผ้า เครื่องทำเชือกถูกนำมาใช้เพื่อสร้างด้ายที่เย็บได้ โดยพื้นฐานแล้วจะมัดด้วยเส้นใย 7 เส้นแต่ละเส้นสามมัด แต่ละเส้นทอให้ได้ขนาดใกล้เคียงกับด้ายปกติอย่างคร่าวๆ เทย์เลอร์กล่าว
"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."
เธอกล่าวว่ารูปแบบซิกแซก-แซกสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความเหมาะสมของชุดกีฬาหรือผ้าอื่นๆ Taylor กล่าวว่าทีมงานกำลังทำงานร่วมกับ Dr. Mehdi Razavi และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Texas Heart Institute เพื่อค้นหาวิธีเพิ่มการสัมผัสทางผิวหนังให้มากที่สุด
นักวิจัยกล่าวว่าเส้นใยที่ทอเป็นผ้าสามารถนำมาใช้เพื่อฝังเสาอากาศหรือไฟ LED ได้ การปรับเปลี่ยนเล็กน้อยในเรขาคณิตของเส้นใยและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องอาจทำให้เสื้อผ้าตรวจสอบสัญญาณชีพ ความพยายาม หรืออัตราการหายใจได้ในที่สุด
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."
แม้ว่าตลาดเครื่องแต่งตัวจะค่อนข้างเล็ก แต่อาจเป็นจุดเริ่มต้นของวัสดุที่ยั่งยืนรุ่นใหม่ที่สามารถสกัดจากไฮโดรคาร์บอนผ่านการแยกโดยตรง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ผลิตไฮโดรเจนสะอาดด้วย การพัฒนาวัสดุนี้เป็นจุดสนใจของ 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."
