Нить из углеродных нанотрубок превращает обычные футболки в пульсометры

На нескольких многих лет мы видели множество примеров умной одежды, оснащенной технологиями для мониторинга различных аспектов физического благополучия пользователя, но в последнее время мы видим, как очень тонкие проводящие волокна могут сделать работу более удобной. Исследователи из Университета Райса применили этот подход к «умной» рубашке, в которой используются переплетенные волокна углеродных нанотрубок для обеспечения устойчивого электрического контакта с кожей, что позволяет постоянно собирать данные о сердечной деятельности.

Технология основана на волокнах углеродных нанотрубок, впервые представленных исследователями из Университета Райса в 2013 году, которые были такими же прочными, как углеродное волокно, такими же гибкими, как текстильная нить, и проводили тепло и электричество. Эти волокна имеют ширину около 22 микрон и состоят из десятков миллиардов углеродных нанотрубок, и с тех пор ученые исследовали их потенциал в имплантатах, гибких антеннах и ремонте сломанных электрических цепей в сердце.

Для изготовления умной рубашки ученым пришлось преодолеть несколько препятствий. Поскольку оригинальные волокна невероятно тонкие, их нельзя использовать со стандартной швейной машиной, поэтому команда ученых использовала устройство для изготовления веревок, чтобы связать волокна вместе. Затем из этих пучков были сплетены волокна примерно того же размера, что и обычная нить.

Далее волокна можно было машинно вшить в ткань, причем исследователи делали это зигзагообразно, чтобы они не порвались при растяжении. Изготовленные в спортивную рубашку, волокна используют свою металлическую проводимость, чтобы действовать как интегрированные электроды и провода передачи сигнала, открывая некоторые интересные возможности использования.

 Смотрите также: Электронная рубашка следит за здоровьем

Команда провела эксперименты, в ходе которых сравнила способность умной рубашки записывать данные сердечного ритма в реальном времени с типичным монитором с нагрудным ремнем, и обнаружила, что рубашка работает лучше. Они также использовали нити в качестве электродов для электрокардиограмм и обнаружили, что рубашка обеспечивает сопоставимые характеристики с коммерчески доступными электродными мониторами.

«Рубашка должна плотно прилегать к груди, — говорит аспирантка Райс Лорен Тейлор, ведущий автор исследования. «В будущих исследованиях мы сосредоточимся на использовании более плотных участков нитей углеродных нанотрубок, чтобы было больше площади поверхности для контакта с кожей».

Ученые представляют множество потенциальных применений умной ткани, которую можно стирать в стиральной машине и которую можно подключить к передатчикам Bluetooth для передачи данных на смартфоны или подключить к удобному в монитору Холтера, который регистрирует сердечную активность. Другие возможности включают в себя интеграцию антенн или светодиодных ламп или настройку для отслеживания других жизненно важных показателей, таких как частота дыхания.

«Мы видим, что после двух десятилетий разработки в лабораториях по всему миру этот материал находит все большее и большее применение», — говорит автор исследования Маттео Паскуали. «Благодаря сочетанию проводимости, хорошего контакта с кожей, биосовместимости и мягкости нити из углеродных нанотрубок являются естественным компонентом носимых устройств».

Вы можете узнать больше об исследовании в видео ниже; исследование было опубликовано в журнале Nano Letters.