Un fattore importante che frena lo sviluppo di biosensori indossabili per il monitoraggio della salute è la mancanza di un dispositivo leggero, alimentazione di lunga durata. Ora gli scienziati dell'Università del Massachusetts Amherst guidati dal chimico dei materiali Trisha L. Andrew riferiscono di aver sviluppato un metodo per realizzare un sistema di immagazzinamento della carica che è facilmente integrato nell'abbigliamento per "ricamare un modello di immagazzinamento della carica su qualsiasi indumento".

Come spiega Andrea, "Le batterie o altri tipi di accumulatori di carica sono ancora i componenti limitanti per la maggior parte dei portatili, indossabile, tecnologie ingeribili o flessibili. I dispositivi tendono ad essere una combinazione di troppo grandi, troppo pesante e poco flessibile."

Il loro nuovo metodo utilizza un micro-supercondensatore e combina fili conduttivi rivestiti di vapore con un film polimerico, più una speciale tecnica di cucitura per creare una rete flessibile di elettrodi allineati su un supporto in tessuto. Il dispositivo a stato solido risultante ha un'elevata capacità di immagazzinare carica per le sue dimensioni, e altre caratteristiche che gli consentono di alimentare biosensori indossabili.

Andrew aggiunge che mentre i ricercatori hanno notevolmente miniaturizzato molti diversi componenti di circuiti elettronici, fino ad ora non si poteva dire lo stesso per i dispositivi di memorizzazione della carica. "Con questo documento, dimostriamo che possiamo letteralmente ricamare un motivo ad accumulo di carica su qualsiasi indumento utilizzando i fili rivestiti a vapore realizzati dal nostro laboratorio. Questo apre le porte alla semplice cucitura di circuiti su indumenti intelligenti autoalimentati." I dettagli appaiono online in ACS Materiali applicati e interfacce .

Andrew e il ricercatore post-dottorato e primo autore Lushuai Zhang, più lo studente laureato in ingegneria chimica Wesley Viola, sottolineare che i supercondensatori sono i candidati ideali per i circuiti di accumulo di carica indossabili perché hanno densità di potenza intrinsecamente più elevate rispetto alle batterie.

Ma "incorporare materiali elettrochimicamente attivi con elevata conduttività elettrica e trasporto rapido di ioni nei tessuti è impegnativo, " aggiungono. Andrew e colleghi mostrano che il loro processo di rivestimento a vapore crea film polimerici conduttivi porosi su filati densamente ritorti, che può essere facilmente rigonfiato con ioni elettroliti e mantenere un'elevata capacità di accumulo di carica per unità di lunghezza rispetto al lavoro precedente con fibre tinte o estruse.

Andrea, che dirige il Wearable Electronics Lab di UMass Amherst, osserva che gli scienziati tessili hanno avuto la tendenza a non utilizzare la deposizione di vapore a causa di difficoltà tecniche e costi elevati, ma più recentemente, la ricerca ha dimostrato che la tecnologia può essere ampliata e rimanere conveniente.

Lei e il suo team stanno attualmente lavorando con altri presso il Centro di monitoraggio della salute personalizzato dell'UMass Amherst Institute for Applied Life Sciences per incorporare i nuovi array di accumulo di carica ricamati con sensori e-textile e microprocessori a bassa potenza per costruire indumenti intelligenti in grado di monitorare un l'andatura e i movimenti articolari della persona durante una giornata normale.