Non c'è bisogno di indossare scomodi smartwatch o fasce pettorali per monitorare il tuo cuore se la tua comoda maglietta può fare un lavoro migliore.

Questa è l'idea alla base dell'"abbigliamento intelligente" sviluppato da un laboratorio della Rice University, che ha impiegato il suo filo di nanotubi conduttivo per tessere la funzionalità nell'abbigliamento normale.

Il laboratorio della Brown School of Engineering dell'ingegnere chimico e biomolecolare Matteo Pasquali riportato sulla rivista dell'American Chemical Society Nano lettere che ha cucito fibre di nanotubi nell'abbigliamento sportivo per monitorare la frequenza cardiaca e prendere un elettrocardiogramma continuo (ECG) di chi lo indossa.

Le fibre sono conduttive quanto i fili metallici, ma lavabile, comodo e molto meno soggetto a rotture quando un corpo è in movimento, secondo i ricercatori.

Su tutto, la maglietta che hanno migliorato era migliore nel raccogliere dati rispetto a un monitor standard della fascia toracica che effettuava misurazioni dal vivo durante gli esperimenti. Se abbinato a monitor per elettrodi medicali commerciali, la camicia di nanotubi di carbonio ha dato ECG leggermente migliori.

"La maglia deve essere aderente al petto, ", ha detto la studentessa laureata alla Rice, Lauren Taylor, autore principale dello studio. "Negli studi futuri, ci concentreremo sull'utilizzo di patch più dense di fili di nanotubi di carbonio in modo che ci sia più superficie a contatto con la pelle".

I ricercatori hanno notato che le fibre di nanotubi sono morbide e flessibili, e l'abbigliamento che li incorpora è lavabile in lavatrice. Le fibre possono essere cucite a macchina nel tessuto proprio come il filo standard. Il motivo a punto zigzag consente al tessuto di allungarsi senza romperlo.

Le fibre fornivano non solo un contatto elettrico costante con la pelle di chi le indossava, ma servivano anche come elettrodi per collegare dispositivi elettronici come trasmettitori Bluetooth per trasmettere dati a uno smartphone o connettersi a un monitor Holter che può essere riposto nella tasca dell'utente, ha detto Taylor.

Il laboratorio di Pasquali ha introdotto la fibra di nanotubi di carbonio nel 2013. Da allora le fibre, ciascuno contenente decine di miliardi di nanotubi, sono stati studiati per l'uso come ponti per riparare i cuori danneggiati, come interfacce elettriche con il cervello, per l'uso negli impianti cocleari, come antenne flessibili e per applicazioni automobilistiche e aerospaziali. Il loro sviluppo fa parte anche del Carbon Hub basato sul riso, un'iniziativa di ricerca multiuniversitaria guidata da Rice e lanciata nel 2019.

I filamenti di nanotubi originali, a circa 22 micron di larghezza, erano troppo sottili per essere maneggiati da una macchina da cucire. Taylor ha detto che è stato usato un cordaio per creare un filo da cucire, essenzialmente tre fasci di sette filamenti ciascuno, tessuto in una dimensione approssimativamente equivalente al filo normale.

"Abbiamo lavorato con qualcuno che vende piccole macchine progettate per fare corde per modellini di navi, " ha detto Taylor, che in un primo momento ha cercato di tessere il filo a mano, con scarso successo. "È stato in grado di farci un dispositivo di media scala che fa lo stesso."

Ha detto che il motivo a zigzag può essere regolato per tenere conto di quanto è probabile che una maglietta o un altro tessuto si allunghi. Taylor ha detto che il team sta lavorando con il dottor Mehdi Razavi e i suoi colleghi del Texas Heart Institute per capire come massimizzare il contatto con la pelle.

Le fibre tessute in tessuto possono essere utilizzate anche per incorporare antenne o LED, secondo i ricercatori. Piccole modifiche alla geometria delle fibre e all'elettronica associata potrebbero eventualmente consentire agli indumenti di monitorare i segni vitali, sforzo di forza o frequenza respiratoria.

Taylor ha notato che altri potenziali usi potrebbero includere interfacce uomo-macchina per automobili o robotica morbida, o come antenne, monitor sanitari e protezione balistica in uniformi militari. "Abbiamo dimostrato con un collaboratore alcuni anni fa che le fibre di nanotubi di carbonio sono migliori nel dissipare energia in base al peso rispetto al Kevlar, e questo è stato senza alcuni dei guadagni che abbiamo avuto da allora in termini di resistenza alla trazione, " lei disse.

"Lo vediamo, dopo due decenni di sviluppo nei laboratori di tutto il mondo, questo materiale funziona in sempre più applicazioni, " ha detto Pasquali. "A causa della combinazione di conduttività, buon contatto con la pelle, biocompatibilità e morbidezza, i fili di nanotubi di carbonio sono un componente naturale per i dispositivi indossabili."

Ha detto che il mercato degli indossabili, anche se relativamente piccolo, potrebbe essere un punto di ingresso per una nuova generazione di materiali sostenibili che possono essere derivati ​​da idrocarburi tramite scissione diretta, un processo che produce anche idrogeno pulito. Lo sviluppo di tali materiali è un obiettivo del Carbon Hub.

"Siamo nella stessa situazione delle celle solari qualche decennio fa, " Pasquali ha detto. "Abbiamo bisogno di leader applicativi in ​​grado di fornire una spinta per aumentare la produzione e aumentare l'efficienza".