Pesquisadores da projetaram a próxima geração de tecnologia vestível, usando fios têxteis sensíveis à deformação para criar roupas que monitoram os movimentos de seus usuários, para fins de treinamento esportivo ou reabilitação após lesão. O cientista Shayan Seyedin, do Deakin Institute for Frontier Materials (IFM), disse que os tecidos sensíveis à tensão poderiam ser usados para produzir roupas de compressão que monitoram atletas profissionais durante a competição ou para permitir que os pacientes rastreiem e compilem dados durante a reabilitação física.
Os dispositivos também podem ser aplicados à tecnologia de realidade virtual e aumentada, fornecendo um feedback mais completo e um movimento preciso em jogos e simulações de RV. “Têxteis sensíveis à tensão têm particular relevância no desenvolvimento de dispositivos inteligentes para saúde, esportes e robótica leve”, disse Dr. Seyedin.
“Esses dispositivos portáteis podem converter uma ampla gama de movimentos corporais em sinais elétricos, possibilitando o rastreamento e registro de atividades físicas, como aquelas envolvidas no monitoramento da saúde e do condicionamento físico, melhorando a eficiência do exercício, prevenção de lesões e reabilitação.”
Os protótipos de tecido de malha do Dr. Seyedin são aplicados de forma mais eficaz em articulações com grande amplitude de movimento, como articulações do joelho, cotovelo e dedos, e contam com fibras elásticas condutoras que se alongam e relaxam durante o movimento. À medida que os níveis de resistência mudam, essas informações são enviadas para um monitor de computador usando um chip transmissor sem fio, onde podem ser gravadas e usadas para fornecer feedback sobre o movimento do corpo e a biomecânica.
Dr. Seyedin disse que esta foi a primeira vez que essa tecnologia foi ampliada para níveis de wearable, usando o processamento padrão da indústria e produtos disponíveis comercialmente para mantê-lo acessível e acessível. “Até o momento, houve um sucesso limitado nessa área”, disse ele.
“O desenvolvimento de tecidos sensíveis à deformação que podem ser usados diretamente na pele, sem a necessidade de uma estrutura de suporte, substrato ou um item de vestuário adicional, exigiu avanços significativos no processamento de fibras condutoras”.
O Dr. Seyedin, cujo trabalho anterior se concentrou em fibras de roupas “MXene” para armazenamento de energia, capazes de carregar dispositivos de forma independente, disse que o objetivo final era combinar os dois projetos. “Os têxteis são parte integrante das roupas que usamos para o conforto e para a moda, e transformá-los em dispositivos inteligentes de entrada / saída fornece uma nova oportunidade para estender sua função além do uso tradicional”, disse ele.
“Existem sensores que medem pequenas mudanças e pressões, mas o tecido que desenvolvemos mede grandes movimentos e tensões de até 200%, e é usável sozinho sem a necessidade de suportes volumosos ou invasivos. O que demonstramos é um conceito inteiramente novo com o material que desenvolvemos especificamente para aplicações de monitoramento do corpo”.
O artigo completo de pesquisa “Continuous production of stretchable conductive multifilaments in kilometer scale enables facile knitting of wearable strain sensing textiles” está prevista para ser publicada na edição de junho de 2018 da Applied Materials Today.
Fashion first: Pesquisadores tricotam “tecidos sensitivos”
Pesquisadores do ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science (ACES), incorporaram fibras avançadas que atuam como sensores de movimento humano numa estrutura têxtil. Os sensores tradicionais são fabricados usando fibras / fios metálicos como condutores, mas as limitações destes são numeráveis, baixa flexibilidade, irritação para os usuários, uma vida útil curta e danos estruturais como resultado da fricção.
A utilização de todas as fibras baseadas em polímero, neste caso o poliuretano e um condutor eletrônico orgânico, supera essas deficiências aumentando a vida útil do sensor e melhorando a capacidade de uso da peça de vestuário. Embora revestimentos condutores em têxteis tenham sido usados antes, a equipe do ACES foi capaz de fabricar fibras poliméricas individuais, eletricamente condutivas e elásticas, usando uma técnica chamada ‘wet-spinning’, permitindo assim a produção em larga escala.
Eles agora tricotaram esses sensores de fibra em tecidos. O tecido de malha baseado nas fibras compósitas poliméricas, produzidas na Australian National Fabrication Facility, é altamente sensível, estável e capaz de detectar uma ampla gama de movimentos humanos.
A equipe demonstrou um dispositivo de trabalho com recursos de sensoriamento remoto usando um protótipo de tecido de joelho que “fala” com um receptor sem fio comercial. Pesquisador Dr. Shayan Seyedin disse que este foi o verdadeiro avanço.
“Nós construímos esses sensores têxteis a partir das fibras individuais produzidas usando a tecnologia que estabelecemos recentemente. Estas fibras funcionais avançadas não são apenas extensíveis, mas também conduzem eletricidade. Essa combinação de propriedades excepcionais permite que as fibras respondam a qualquer tipo de deformação alterando sua resposta elétrica ” disse ele.
O Dr. Seyedin disse que roupas inteligentes eram o próximo alvo da equipe. O diretor da ACES, Gordon Wallace, disse que uma abordagem interdisciplinar da pesquisa era crucial para o sucesso da equipe. “Esses avanços são possíveis graças à combinação de habilidades que os Centros de Excelência da ARC reúnem para lidar com áreas desafiadoras. Somos capazes de obter avanços fundamentais na ciência e engenharia de materiais e na realização de estruturas vestíveis para uso em aplicações de treinamento esportivo e reabilitação.”
Um artigo detalhando o trabalho, ‘Knitted Strain Sensor Textiles of Highly Conductive All Polymeric Fibers” , foi publicado na Applied Materials and Interfaces .
Fonte: Universidade de Deakin e ACES