وفقا لتقارير وسائل الإعلام الأجنبية ، أظهر باحثو جامعة رايس مؤخرا ملابس تحتوي على أنابيب نانوية كربونية يمكنها مراقبة قلب مرتديها باستمرار. ليست هناك حاجة لارتداء ساعة ذكية غير مريحة أو حزام صدر لمراقبة قلبك إذا كانت ملابسك المريحة تقوم بعمل أفضل. هذه هي الفكرة وراء "الملابس الذكية" التي طورها مختبر جامعة رايس الذي يستخدم أسلاكه النانوية الموصلة لنسج الوظائف في الملابس العادية.
ماتيو باسكوالي ، مهندس كيميائي وجزيئي حيوي في كلية براون للهندسة في المدرسة ، أفاد في نانو ليترز ، وهي مجلة تابعة للجمعية الكيميائية الأمريكية ، أنه قام بخياطة ألياف الأنابيب النانوية في ملابس رياضية لمراقبة معدل ضربات القلب وإجراء مراقبة مستمرة لتخطيط القلب الكهربائي لمرتديها. .
وفقا للباحثين ، فإن الألياف موصلة مثل الأسلاك المعدنية ، ولكنها قابلة للغسل ومريحة وأقل عرضة للكسر عندما يكون الجسم في حالة حركة. بشكل عام ، كانت ملابسهم المحسنة أفضل في جمع البيانات من أجهزة المراقبة القياسية ذات حزام الصدر التي أخذت قياسات ميدانية في التجارب. عند مطابقتها مع شاشات القطب الطبي التجاري ، كان أداء الملابس ذات الأنابيب النانوية الكربونية أفضل قليلا على ECGs.
"كان يجب أن يتناسب الثوب بشكل مريح مع الصدر" ، قالت طالبة الدراسات العليا في رايس لورين تايلور ، المؤلفة الرئيسية للدراسة. "في الأبحاث المستقبلية ، سنركز على استخدام كتل أكثر كثافة من أسلاك الكربون النانوية بحيث يكون هناك مساحة سطح أكبر للاتصال بالجلد."
ويشير الباحثون إلى أن ألياف الأنابيب النانوية ناعمة ومرنة، ويمكن غسل الملابس التي تدمجها في الغسالة. يمكن خياطة هذه الألياف آليا على القماش مثل الخيط القياسي. يسمح نمط الخياطة المتعرج للأقمشة بالتمدد دون كسرها.
وقال تايلور إن الألياف لا توفر اتصالا كهربائيا مستقرا بجلد مرتديها فحسب ، بل تعمل أيضا كأقطاب كهربائية لتوصيل الأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة إرسال Bluetooth ، أو ترحيل البيانات إلى الهواتف الذكية ، أو الاتصال بشاشات هولتر التي يمكن وضعها في جيب المستخدم. جهاز.
قدم مختبر باسكوالي ألياف الأنابيب النانوية الكربونية في عام 2013. ومنذ ذلك الحين، تمت دراسة الألياف التي تحتوي على عشرات المليارات من الأنابيب النانوية لإصلاح الجسور في القلوب التالفة، كواجهات كهربائية للدماغ، ولزراعة القوقعة الصناعية، وكهوائيات مرنة، ولتطبيقات السيارات والفضاء. كما أن تطويرها هو جزء من مركز الكربون الذي يتخذ من رايس مقرا له ، وهو مبادرة بحثية متعددة الجامعات تقودها رايس وتم إطلاقها في عام 2019.
كانت خيوط الأنابيب النانوية الأصلية بعرض حوالي 22 ميكرون ، رقيقة جدا بحيث لا يمكن لآلة الخياطة التعامل معها. وقال تايلور إنه تم استخدام صانع حبل لإنشاء الخيط القابل للخياطة ، وهو في الأساس ثلاث حزم من سبع خيوط لكل منها ، منسوجة بنفس حجم الخيط العادي تقريبا.
"لقد عملنا مع رجل باع آلة صغيرة مصممة لصنع حبال للقوارب النموذجية" ، كما يقول تايلور ، الذي حاول في البداية نسج الخيط باليد بنجاح محدود. "لقد كان قادرا على جعلنا جهازا متوسط الحجم يمكنه القيام بذلك."
وقالت إنه يمكن تعديل نمط التعرج لمراعاة مقدار التمدد الذي قد تكون عليه الملابس الرياضية أو غيرها من القماش. وقال تايلور إن الفريق يعمل مع الدكتور مهدي رضوي وزملاؤه في معهد تكساس للقلب لمعرفة كيفية زيادة ملامسة الجلد إلى أقصى حد.
وقال الباحثون إن الألياف المنسوجة في النسيج يمكن استخدامها أيضا لتضمين الهوائيات أو مصابيح LED. يمكن أن تسمح التعديلات الطفيفة على هندسة الألياف والإلكترونيات المرتبطة بها في النهاية للملابس بمراقبة العلامات الحيوية أو الجهد أو معدل التنفس.
وأشار تايلور إلى أن الاستخدامات المحتملة الأخرى يمكن أن تشمل واجهات بين الإنسان والآلة في السيارات أو الروبوتات اللينة ، أو كهوائيات وأجهزة مراقبة صحية وحماية مضادة للرصاص للزي العسكري. وقالت: "لقد أثبتنا مع أحد المتعاونين قبل بضع سنوات أن ألياف الأنابيب النانوية الكربونية تبدد الطاقة بشكل أفضل لكل وحدة وزن من ألياف كيفلر ، وهذا بدون بعض تقدمنا اللاحق في قوة الشد". "
وقال باسكوالي: "نرى هذه المادة تلعب دورا في المزيد والمزيد من التطبيقات بعد 20 عاما من التطوير في المختبرات في جميع أنحاء العالم". "الأنابيب النانوية الكربونية هي لبنة بناء طبيعية للأجهزة القابلة للارتداء بسبب مزيجها من الموصلية الكهربائية ، والاتصال الجيد للجلد ، والتوافق الحيوي والنعومة."
وقال إن سوق الأجهزة القابلة للارتداء، على الرغم من صغر حجمها نسبيا، يمكن أن يكون نقطة دخول لجيل جديد من المواد المستدامة التي يمكن استخراجها من الهيدروكربونات من خلال التقسيم المباشر، وهي عملية تنتج أيضا الهيدروجين النظيف. تطوير هذه المواد هو محور تركيز مركز الكربون.
"نحن في نفس الوضع الذي كانت عليه الخلايا الشمسية قبل عقود" ، قال باسكوالي. "نحن بحاجة إلى قادة التطبيقات الذين يمكنهم تعزيز توسيع نطاق الإنتاج وتحسين الكفاءة."
