Selon des médias étrangers, des chercheurs de l’Université Rice ont récemment fait la démonstration d’un vêtement avec des nanotubes de carbone capables de surveiller en permanence le cœur du porteur. Il n’est pas nécessaire de porter une montre intelligente inconfortable ou une sangle de poitrine pour surveiller votre cœur si vos vêtements confortables font un meilleur travail. C’est l’idée derrière les « vêtements intelligents » développés par un laboratoire de l’Université Rice qui utilise ses nanofils conducteurs pour tisser des fonctionnalités dans des vêtements ordinaires.
Matteo Pasquali, ingénieur chimiste et biomoléculaire à la Brown School of Engineering de l’école, rapporte dans Nano Letters, une revue de l’American Chemical Society, qu’elle a cousu des fibres de nanotubes dans des vêtements de sport pour surveiller la fréquence cardiaque et effectuer une surveillance électrocardiographique continue du porteur. .
Selon les chercheurs, les fibres sont aussi conductrices que les fils métalliques, mais sont lavables, confortables et beaucoup moins susceptibles de se briser lorsque le corps est en mouvement. Dans l’ensemble, leurs vêtements améliorés étaient meilleurs pour collecter des données que les moniteurs de sangle de poitrine standard qui prenaient des mesures sur le terrain dans les expériences. Lorsqu’ils sont associés à des moniteurs d’électrodes médicaux commerciaux, les vêtements en nanotubes de carbone ont légèrement mieux fonctionné sur les ECG.
« Le vêtement devait s’ajuster parfaitement contre la poitrine », a déclaré Lauren Taylor, étudiante diplômée de Rice, auteure principale de l’étude. « Dans les recherches futures, nous nous concentrerons sur l’utilisation de blocs plus denses de nanofils de carbone afin qu’il y ait plus de surface pour entrer en contact avec la peau. »
Les chercheurs soulignent que les fibres de nanotubes sont douces et élastiques, et que les vêtements qui les incorporent peuvent être lavés en machine. Ces fibres peuvent être cousues à la machine sur le tissu comme du fil standard. Le motif de couture en zigzag permet aux tissus de s’étirer sans les casser.
Les fibres fournissent non seulement un contact électrique stable avec la peau du porteur, a déclaré Taylor, mais agissent également comme des électrodes pour connecter des appareils électroniques tels que des émetteurs Bluetooth, relayer des données aux smartphones ou se connecter à des moniteurs Holter qui peuvent tenir dans la poche de l’utilisateur. appareil.
Le laboratoire de Pasquali a introduit des fibres de nanotubes de carbone en 2013. Depuis lors, des fibres contenant des dizaines de milliards de nanotubes chacune ont été étudiées pour réparer les ponts dans les cœurs endommagés, comme interfaces électriques avec le cerveau, pour les implants cochléaires, comme antennes flexibles et pour les applications automobiles et aérospatiales. Leur développement fait également partie du Rice-based Carbon Center, une initiative de recherche multi-universitaire dirigée par Rice et lancée en 2019.
Les filaments de nanotubes d’origine avaient environ 22 microns de large, trop minces pour qu’une machine à coudre puisse les manipuler. Un fabricant de cordes a été utilisé pour créer le fil cousu, essentiellement trois faisceaux de sept filaments chacun, tissés à peu près de la même taille que le fil ordinaire, a déclaré Taylor.
« Nous avons travaillé avec un gars qui vendait une petite machine conçue pour fabriquer des cordes pour des maquettes de bateaux », explique Taylor, qui a d’abord essayé de tisser le fil à la main avec un succès limité. « Il a été capable de faire de nous un appareil de milieu de gamme capable de le faire. »
Le motif en zig-zag peut être ajusté pour tenir compte de l’étirement d’un vêtement de sport ou d’un autre tissu, a-t-elle déclaré. Taylor a déclaré que l’équipe travaillait avec le Dr Mehdi Razavi et ses collègues du Texas Heart Institute pour déterminer comment maximiser le contact avec la peau.
Les fibres tissées dans le tissu pourraient également être utilisées pour intégrer des antennes ou des LED, ont déclaré les chercheurs. De légères modifications de la géométrie de la fibre et de l’électronique associée pourraient éventuellement permettre aux vêtements de surveiller les signes vitaux, l’effort ou la fréquence respiratoire.
D’autres utilisations potentielles pourraient inclure des interfaces homme-machine dans les voitures ou les robots souples, ou comme antennes, moniteurs de santé et protection pare-balles pour les uniformes militaires, a noté Taylor. « Nous avons démontré avec un collaborateur il y a quelques années que les fibres de nanotubes de carbone dissipent mieux l’énergie par unité de poids que les fibres de Kevlar, et c’est sans certains de nos progrès ultérieurs en matière de résistance à la traction », a-t-elle déclaré. "
« Nous voyons ce matériau jouer un rôle dans de plus en plus d’applications après 20 ans de développement dans des laboratoires du monde entier », a déclaré Pasquali. « Les nanotubes de carbone sont un élément constitutif naturel des dispositifs portables en raison de leur combinaison de conductivité électrique, de bon contact avec la peau, de biocompatibilité et de douceur. »
Le marché des wearables, bien que relativement petit, pourrait être un point d’entrée pour une nouvelle génération de matériaux durables pouvant être extraits des hydrocarbures par fractionnement direct, un processus qui produit également de l’hydrogène propre, a-t-il déclaré. Le développement de ce matériau est l’un des objectifs du Carbon Center.
« Nous sommes dans la même situation que les cellules solaires il y a des décennies », a déclaré Pasquali. « Nous avons besoin de leaders d’applications capables d’augmenter la production et d’améliorer l’efficacité. »
