将碳纳米管线织进运动衫，收集心电图和心率数据，这些数据与标准监测仪和胸带监测仪相匹配。纤维柔韧，衬衫可以机洗。
莱斯大学的研究生Lauren Taylor展示了一件带有碳纳米管线的衬衫，可以持续监测穿着者的心脏状况。来源 | Jeff Fitlow/Rice University
智能可穿戴电子配件(如手表)得到广泛采用；相反，由于将刚性电子材料嵌入柔性织物的困难，电子纺织品的进展一直缓慢。电子服装需要导电的、坚韧的、生物相容性的纤维，并且可以大规模生产。近日，莱斯大学的 Matteo Pasquali 等人用纯碳纳米管线(CNTT)制造出可缝纫电极和信号传输线。这些线像标准缝纫线一样柔软，但它们具有金属级导电性和与皮肤的低界面阻抗。CNTT 电极获得的心电图 (EKG) 与商用电极获得的信号相当（P > 0.05）。CNTT 还可用作传输线，将信号传送到服装的其他部分。最后，纺织品可以反复机洗和拉伸而不会降低信号。这些结果表明，纺织传感器和电子织物具有标准服装的感觉，可以与传统服装制造技术相结合。
如果你舒适的衬衫能起到更好的效果，那么就没有必要戴上不舒服的智能手表或胸带来监测你的心脏了。 这就是莱斯大学(Rice University)实验室开发的“智能服装”背后的理念，该实验室利用其导电纳米管线将功能性编织到普通服装中。 布朗工程学院化学和生物分子工程师 Matteo Pasquali 在美国化学学会期刊 Nano Letters 上报道称，他们将纳米管纤维缝入运动服中，以监测心率并持续采集穿戴者的心电图 (EKG)。 研究人员称，这种纤维的导电性和金属线一样，但可清洗、舒适，而且在人体运动时不易断裂。 该研究报告的主要作者、莱斯大学的研究生 Lauren Taylor 说： “衬衫必须紧贴胸部。 ”“在未来的研究中，我们将专注于使用更密集的碳纳米管线片，以便有更多的表面积与皮肤接触。 ” 研究人员指出，纳米管纤维柔软而有弹性，含有纳米管纤维的衣服可以机洗。 这些纤维可以像标准线一样被机器缝成织物。 锯齿状的针脚图案使织物可以拉伸而不会断裂。
Taylor说，这种纤维不仅能与佩戴者的皮肤保持稳定的电接触，还可以作为电极连接蓝牙发射器等电子设备，将数据转发到智能手机，或连接到可以放在用户口袋里的动态心电图监测器。Pasquali 的实验室于 2013 年引入了碳纳米管纤维。从那时起，这种每根都含有数百亿个纳米管的纤维，被研究用作修复受损心脏的桥梁，作为与大脑的电子接口，用于耳蜗植入，作为柔性天线，以及用于汽车和航空航天应用。最初的纳米管细丝大约有 22 微米宽，对于缝纫机来说太细了，无法处理。目前研发的可缝纫线基本上是三束七根细丝，编织成大致相当于普通线的尺寸。
研究人员表示，编织成织物的纤维还可用于嵌入天线或 LED。对纤维的几何形状和相关电子设备进行微小的修改，最终可以让衣物监测生命体征、用力程度或呼吸频率。Taylor指出，其他潜在用途还包括用于汽车或软体机器人的人机界面，或作为天线、健康监测器和军装上的防弹保护。她说：“几年前，我们与一位合作伙伴证明，碳纳米管纤维在单位重量上的耗能比凯夫拉纤维更好，而且我们在抗拉强度方面取得了一些进展。”
“我们看到，经过全球实验室二十年的发展，这种材料在越来越多的应用中发挥作用，”Pasquali 说，“由于导电性、与皮肤的良好接触、生物相容性和柔软性的结合，碳纳米管线是可穿戴设备的天然组件。”他说，可穿戴设备市场虽然规模相对较小，但可能成为新一代可持续材料的切入点，这种材料可以通过直接裂解碳氢化合物来获得，这一过程也可以生产清洁的氢。“我们现在的处境和几十年前的太阳能电池一样，”Pasquali 说。“我们需要能够推动扩大生产和提高效率的应用领导者。”
◾文献信息：
Washable, Sewable, All-Carbon Electrodes and Signal Wires for Electronic Clothing
Lauren W. Taylor, Steven M. Williams, J. Stephen Yan, Oliver S. Dewey, Flavia Vitale, and Matteo Pasquali*
Nano Letters
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01039
文章来源：公众号【Carbontech】
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