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領(lǐng)鵬
據(jù)外媒報(bào)道，萊斯大學(xué)研究人員近日展示了一種帶有碳納米管線的服裝，該服裝可對(duì)穿著者的心臟進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。如果你舒適的服裝能做得更好，就沒有必要戴上不舒服的智能手表或胸帶來監(jiān)測(cè)你的心臟。這就是萊斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的"智能服裝"背后的想法，該實(shí)驗(yàn)室采用其導(dǎo)電納米管線將功能編織到常規(guī)服裝中。
該校布朗工程學(xué)院化學(xué)和生物分子工程師Matteo Pasquali的實(shí)驗(yàn)室在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志《納米通訊》上報(bào)告說，它將納米管纖維縫入運(yùn)動(dòng)服，以監(jiān)測(cè)心率并對(duì)穿著者進(jìn)行持續(xù)的心電圖監(jiān)測(cè)。
據(jù)研究人員說，這種纖維與金屬線一樣具有導(dǎo)電性，但可清洗、舒適，而且當(dāng)身體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，斷裂的可能性小得多?？偟膩碚f，他們加強(qiáng)的服裝在收集數(shù)據(jù)方面比在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)胸帶式監(jiān)測(cè)器更好。當(dāng)與商業(yè)醫(yī)療電極監(jiān)測(cè)器相匹配時(shí)，碳納米管服裝的心電圖效果略好。
"這件服裝必須緊貼胸部，"該研究的主要作者、萊斯大學(xué)研究生勞倫-泰勒說。"在未來的研究中，我們將專注于使用更密集的碳納米管線塊，以便有更多的表面積接觸皮膚。"
研究人員指出，納米管纖維柔軟而有彈性，加入了它們的衣服可以機(jī)洗。這些纖維可以像標(biāo)準(zhǔn)線一樣用機(jī)器縫在織物上。之字形的縫合模式允許織物拉伸而不破壞它們。
泰勒說，這些纖維不僅能與穿戴者的皮膚提供穩(wěn)定的電接觸，還能作為電極連接藍(lán)牙發(fā)射器等電子設(shè)備，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到智能手機(jī)上，或連接到可以放在用戶口袋里的Holter監(jiān)測(cè)器。
Pasquali的實(shí)驗(yàn)室在2013年推出了碳納米管纖維。從那時(shí)起，每根含有數(shù)百億個(gè)納米管的纖維已被研究用于修復(fù)受損心臟的橋梁，作為大腦的電接口，用于人工耳蝸，作為柔性天線以及汽車和航空航天應(yīng)用。它們的開發(fā)也是基于萊斯大學(xué)的碳中心的一部分，這是一個(gè)由萊斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的多大學(xué)研究倡議，于2019年啟動(dòng)。
最初的納米管絲大約有22微米寬，太細(xì)了，縫紉機(jī)無法處理。泰勒說，使用了一個(gè)制繩機(jī)來制造可縫制的線，基本上是三束，每束七根細(xì)絲，織成與普通線大致相當(dāng)?shù)某叽纭?br />
泰勒說："我們與一個(gè)賣小機(jī)器的人合作，這個(gè)小機(jī)器是為模型船制作繩索而設(shè)計(jì)的，"泰勒說，他們起初試圖用手編織線，但成功率有限。"他能夠?yàn)槲覀冎谱饕粋€(gè)中等規(guī)模的設(shè)備，可以做到這一點(diǎn)。"
她說，"之"字形圖案可以進(jìn)行調(diào)整，以考慮到一件運(yùn)動(dòng)服或其他織物可能的拉伸程度。泰勒說，該團(tuán)隊(duì)正在與Mehdi Razavi博士和他在德克薩斯心臟研究所的同事合作，以弄清如何最大限度地與皮膚接觸。
研究人員表示，織入織物的纖維還可以用來嵌入天線或LED。對(duì)纖維的幾何形狀和相關(guān)的電子器件稍作修改，最終可以讓衣服監(jiān)測(cè)生命體征、用力或呼吸頻率。
泰勒指出，其他潛在用途可能包括汽車或軟體機(jī)器人的人機(jī)界面，或作為天線、健康監(jiān)測(cè)器和軍服的防彈保護(hù)。她說：“我們幾年前與一個(gè)合作者證明了碳納米管纖維在單位重量上比凱夫拉爾纖維更好地消散能量，而且這還沒有我們后來在抗拉強(qiáng)度方面取得的一些進(jìn)展。”
"我們看到，在全世界的實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)過20年的發(fā)展，這種材料在越來越多的應(yīng)用中發(fā)揮作用，"Pasquali說。"由于結(jié)合了導(dǎo)電性、與皮膚的良好接觸、生物相容性和柔軟性，碳納米管線是可穿戴設(shè)備的一個(gè)自然組成部分。"
他說，可穿戴設(shè)備市場(chǎng)雖然相對(duì)較小，但可以成為新一代可持續(xù)材料的一個(gè)切入點(diǎn)，這些材料可以通過直接分裂從碳?xì)浠衔镏刑崛。@一過程也可以產(chǎn)生清潔的氫氣。開發(fā)這種材料是碳中心的一個(gè)重點(diǎn)。
"我們現(xiàn)在的情況與幾十年前的太陽(yáng)能電池一樣，"Pasquali說。“我們需要能夠?yàn)閿U(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和提高效率提供動(dòng)力的應(yīng)用探索者。”
(原標(biāo)題：科學(xué)家開發(fā)“智能服裝” 使用碳納米管纖維來保持對(duì)心臟的監(jiān)測(cè))
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