L'archeologia rivela che gli umani hanno iniziato a indossare vestiti circa 170, 000 anni fa, molto vicino alla penultima era glaciale. Anche adesso, anche se, la maggior parte degli umani moderni indossa abiti che sono solo leggermente diversi da quei primi indumenti. Ma questo sta per cambiare poiché l'elettronica flessibile è sempre più intrecciata in quelli che vengono chiamati "tessuti intelligenti".

Molti di questi sono già disponibili per l'acquisto, come i leggings che forniscono vibrazioni delicate per facilitare lo yoga, T-shirt che monitorano le prestazioni dei giocatori e reggiseni sportivi che monitorano la frequenza cardiaca. I tessuti intelligenti hanno usi potenzialmente promettenti nell'assistenza sanitaria (misurazione della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna dei pazienti), difesa (monitoraggio della salute e dei livelli di attività dei soldati), automobili (regolando la temperatura dei sedili per rendere i passeggeri più comodi) e persino smart city (lasciando che i segni comunichino con i passanti).

Idealmente, i componenti elettronici di questi indumenti – sensori, antenne per trasmettere dati e batterie per fornire energia – saranno piccole, flessibili e in gran parte inosservati da chi li indossa. Questo è vero oggi per i sensori, molti dei quali sono anche lavabili in lavatrice. Ma la maggior parte delle antenne e delle batterie sono rigide e non impermeabili, quindi devono essere staccati dagli indumenti prima di lavarli.

Il mio lavoro all'ElectroScience Laboratory dell'Ohio State University mira a realizzare antenne e fonti di alimentazione che siano ugualmente flessibili e lavabili. Nello specifico, stiamo ricamando l'elettronica direttamente nei tessuti utilizzando fili conduttivi, che chiamiamo "e-thread".

Ricamo antenna

I fili elettronici con cui stiamo lavorando sono fasci di filamenti polimerici attorcigliati per fornire resistenza, ciascuno con un rivestimento a base di metallo per condurre l'elettricità. Il nucleo polimerico di ogni filamento è tipicamente realizzato in Kevlar o Zylon, mentre il rivestimento circostante è argento. Decine o addirittura centinaia di questi filamenti vengono quindi attorcigliati insieme per formare un singolo e-thread che di solito ha un diametro inferiore a mezzo millimetro.

Questi e-thread possono essere facilmente utilizzati con le comuni apparecchiature di ricamo commerciali:le stesse macchine per cucire collegate al computer che le persone usano ogni giorno per apporre il proprio nome su giacche sportive e felpe. Le antenne ricamate sono leggere e buone quanto le loro controparti rigide in rame, e può essere complicato quanto i circuiti stampati all'avanguardia.

Le nostre antenne e-thread possono anche essere combinate con filettature regolari in progetti più complessi, come l'integrazione di antenne in loghi aziendali o altri design. Siamo stati in grado di ricamare antenne su tessuti sottili come l'organza e spessi come il Kevlar. Una volta ricamato, i fili possono essere collegati a sensori e batterie mediante saldatura tradizionale o interconnessioni flessibili che collegano i componenti.

Finora, siamo stati in grado di creare cappelli intelligenti che leggono i segnali cerebrali profondi per i pazienti con Parkinson o epilessia. Abbiamo magliette ricamate con antenne che estendono la portata dei segnali Wi-Fi al cellulare di chi le indossa. Abbiamo anche realizzato stuoie e lenzuola che monitorano l'altezza dei bambini per controllare una serie di condizioni mediche della prima infanzia. E abbiamo realizzato antenne pieghevoli che misurano quanto una superficie su cui si trova il tessuto si è piegata o sollevata.

Andare oltre l'antenna

Il mio laboratorio sta anche lavorando con altri ricercatori dello stato dell'Ohio, tra cui la chimica Anne Co e il medico Chandan Sen, per realizzare generatori di energia in miniatura flessibili basati su tessuto.

Usiamo un processo molto simile alla stampa a getto d'inchiostro per posizionare regioni alternate di punti argento e zinco sul tessuto. Quando quei metalli entrano in contatto con il sudore, scarichi salini o addirittura fluidi dalle ferite, l'argento funge da elettrodo positivo e lo zinco da elettrodo negativo e l'elettricità scorre tra di loro.

Abbiamo generato piccole quantità di elettricità semplicemente bagnando il tessuto, senza la necessità di circuiti o componenti aggiuntivi. È completamente flessibile, fonte di alimentazione lavabile che può connettersi con altri dispositivi elettronici indossabili, eliminando la necessità di batterie convenzionali.

Sia insieme che individualmente, questi flessibili, l'elettronica indossabile trasformerà i vestiti in connessi, rilevamento, dispositivi di comunicazione che si integrano bene con il tessuto del 21° secolo interconnesso.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.