Pesquisadores Bordado de olho tão baixo

Bordar fios geradores de energia no tecido permitiu que os pesquisadores incorporassem um touchpad numérico autoalimentado e sensores de movimento nas roupas.A técnica ofereceum método potencial escalável e de baixo custo para fabricar dispositivos vestíveis.

"Nossa técnica usa bordados, o que é bastante simples - você pode costurar nossos fios diretamente no tecido", disse o principal autor do estudo, Rong Yin, professor assistente de engenharia têxtil, química e ciências na North Carolina State University. "Durante a produção de tecidos, você não precisa considerar nada sobre os dispositivos vestíveis. Você pode integrar os fios geradores de energia após a confecção do item de vestuário."

No estudo publicado na Nano Energy, os pesquisadores testaram vários designs de fios geradores de energia. Para torná-los duráveis ​​o suficiente para suportar a tensão e a flexão do processo de costura do bordado, eles finalmente usaram cinco fios de cobre disponíveis comercialmente, que tinham um fino revestimento de poliuretano. Em seguida, eles os costuraram em tecido de algodão com outro material chamado PTFE.

"Este é um método de baixo custo para fabricar eletrônicos vestíveis usando produtos disponíveis comercialmente", disse Yin. "As propriedades elétricas de nossos protótipos eram comparáveis ​​a outros projetos que dependiam do mesmo mecanismo de geração de energia."

Os pesquisadores contaram com um método de geração de eletricidade chamado "efeito triboelétrico", que envolve o aproveitamento de elétrons trocados por dois materiais diferentes, como a eletricidade estática. Eles descobriram que o tecido de PTFE tinha o melhor desempenho em termos de tensão e corrente quando em contato com os fios de cobre revestidos com poliuretano, em comparação com outros tipos de tecido que eles testaram, incluindo algodão e seda. Eles também testaram o revestimento das amostras de bordado em plasma para aumentar o efeito.

"Em nosso projeto, você tem duas camadas - uma é seus fios condutores de cobre revestidos com poliuretano e a outra é PTFE, e eles têm um espaço entre eles", disse Yin. "Quando os dois materiais não condutores entram em contato um com o outro, um material perderá alguns elétrons e alguns receberão alguns elétrons. Quando você os ligar, haverá uma corrente."

Os pesquisadores testaram seus fios como sensores de movimento, bordando-os com o tecido PTFE no denim. Eles colocaram os remendos bordados na palma da mão, sob o braço, no cotovelo e no joelho para rastrear os sinais elétricos gerados quando uma pessoa se move. Eles também prenderam tecido com bordados na palmilha de um sapato para testar seu uso como pedômetro, descobrindo que seus sinais elétricos variavam dependendo se a pessoa estava andando, correndo ou pulando.

Por fim, eles testaram seus fios em um teclado numérico de base têxtil no braço, que eles fizeram bordando números em um pedaço de tecido de algodão e prendendo-os a um pedaço de tecido PTFE. Dependendo do número que a pessoa digitou no teclado, eles viram diferentes sinais elétricos gerados para cada número.

"Você pode bordar nossos fios em roupas e, quando você se move, gera um sinal elétrico, e esses sinais podem ser usados ​​como um sensor", disse Yin. "Quando colocamos o bordado em um sapato, se você está correndo, ele gera uma voltagem maior do que se você estivesse apenas andando. Quando costuramos números no tecido e os pressionamos, gera uma voltagem diferente para cada número. Pode ser usado como uma interface."

Como os produtos têxteis inevitavelmente serão lavados, eles testaram a durabilidade de seus bordados em uma série de testes de lavagem e fricção. Depois de lavar à mão e enxaguar o bordado com detergente e secá-lo no forno, eles não encontraram nenhuma diferença ou um leve aumento na voltagem. Para o protótipo revestido em plasma, eles encontraram um desempenho enfraquecido, mas ainda superior em comparação com a amostra original. Após um teste de abrasão, eles descobriram que não houve mudança significativa no desempenho da saída elétrica de seus projetos após 10.000 ciclos de fricção.

Em trabalhos futuros, eles planejam integrar seus sensores com outros dispositivos para adicionar mais funções.