Il n'est pas nécessaire d'enfiler des montres intelligentes ou des sangles de poitrine inconfortables pour surveiller votre cœur si votre chemise confortable peut faire un meilleur travail.

C'est l'idée derrière les « vêtements intelligents » développés par un laboratoire de l'Université Rice, qui a utilisé son fil de nanotube conducteur pour tisser des fonctionnalités dans des vêtements ordinaires.

Le laboratoire d'ingénieur chimiste et biomoléculaire de la Brown School of Engineering, Matteo Pasquali, a fait l'objet d'un article dans le journal de l'American Chemical Society Nano lettres qu'il a cousu des fibres de nanotubes dans des vêtements de sport pour surveiller la fréquence cardiaque et prendre un électrocardiogramme (ECG) continu du porteur.

Les fibres sont tout aussi conductrices que les fils métalliques, mais lavable, confortable et beaucoup moins susceptible de se casser lorsqu'un corps est en mouvement, selon les chercheurs.

Dans l'ensemble, la chemise qu'ils ont améliorée était meilleure pour collecter des données qu'un moniteur de ceinture thoracique standard prenant des mesures en direct pendant les expériences. Lorsqu'il est associé à des moniteurs d'électrodes médicales commerciales, la chemise en nanotubes de carbone a donné des ECG légèrement meilleurs.

"La chemise doit être bien ajustée contre la poitrine, " a déclaré Lauren Taylor, étudiante diplômée de Rice, auteur principal de l'étude. « Dans les études futures, nous nous concentrerons sur l'utilisation de patchs plus denses de fils de nanotubes de carbone afin qu'il y ait plus de surface pour entrer en contact avec la peau."

Les chercheurs ont noté que les fibres de nanotubes sont douces et flexibles, et les vêtements qui les intègrent sont lavables en machine. Les fibres peuvent être cousues à la machine dans le tissu comme du fil standard. Le motif de couture en zigzag permet au tissu de s'étirer sans le casser.

Les fibres fournissaient non seulement un contact électrique stable avec la peau du porteur, mais servaient également d'électrodes pour connecter des appareils électroniques tels que des émetteurs Bluetooth pour relayer des données vers un smartphone ou se connecter à un moniteur Holter pouvant être rangé dans la poche d'un utilisateur, dit Taylor.

Le laboratoire de Pasquali a introduit la fibre de nanotubes de carbone en 2013. Depuis lors, les fibres, contenant chacun des dizaines de milliards de nanotubes, ont été étudiés pour être utilisés comme ponts pour réparer les cœurs endommagés, en tant qu'interfaces électriques avec le cerveau, pour une utilisation dans les implants cochléaires, comme antennes flexibles et pour les applications automobiles et aérospatiales. Leur développement s'inscrit également dans le Riz-based Carbon Hub, une initiative de recherche multiuniversitaire dirigée par Rice et lancée en 2019.

Les filaments de nanotubes originaux, à environ 22 microns de large, étaient trop minces pour être manipulés par une machine à coudre. Taylor a dit qu'un cordier était utilisé pour créer un fil à coudre, essentiellement trois faisceaux de sept filaments chacun, tissé dans une taille à peu près équivalente au fil régulier.

"Nous avons travaillé avec quelqu'un qui vend des petites machines conçues pour fabriquer des cordes pour les maquettes de bateaux, " dit Taylor, qui a d'abord essayé de tisser le fil à la main, avec un succès limité. "Il a réussi à nous fabriquer un appareil à moyenne échelle qui fait la même chose."

Elle a déclaré que le motif en zigzag peut être ajusté pour tenir compte de l'étirement probable d'une chemise ou d'un autre tissu. 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 peuvent également être utilisées pour intégrer des antennes ou des LED, selon les chercheurs. Des modifications mineures de la géométrie des fibres et de l'électronique associée pourraient éventuellement permettre aux vêtements de surveiller les signes vitaux, effort de force ou fréquence respiratoire.

Taylor a noté que d'autres utilisations potentielles pourraient inclure des interfaces homme-machine pour les automobiles ou la robotique logicielle, ou comme antennes, moniteurs de santé et protection balistique dans les uniformes militaires. "Nous avons démontré avec un collaborateur il y a quelques années que les fibres de nanotubes de carbone dissipaient mieux l'énergie en poids que le Kevlar, et c'était sans certains des gains que nous avons eu depuis en résistance à la traction, " elle a dit.

"On voit ça, après deux décennies de développement dans des laboratoires du monde entier, ce matériau fonctionne dans de plus en plus d'applications, " a déclaré Pasquali. " En raison de la combinaison de la conductivité, bon contact avec la peau, biocompatibilité et douceur, les fils de nanotubes de carbone sont un composant naturel pour les vêtements."

Il a dit que le marché des vêtements, bien que relativement petit, pourrait être un point d'entrée pour une nouvelle génération de matériaux durables qui peuvent être dérivés d'hydrocarbures par fractionnement direct, un processus qui produit également de l'hydrogène propre. Le développement de tels matériaux est une priorité du Carbon Hub.

"Nous sommes dans la même situation que les cellules solaires il y a quelques décennies, " a déclaré Pasquali. " Nous avons besoin de chefs d'application qui peuvent fournir une force d'attraction pour augmenter la production et augmenter l'efficacité. "