Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

“Akıllı” Gömlek Kalbi Tutmak İçin Esnek Karbon Nanotüp Elyafları Kullanıyor

20.09.2021
21
“Akıllı” Gömlek Kalbi Tutmak İçin Esnek Karbon Nanotüp Elyafları Kullanıyor

Rice Üniversitesi yüksek lisans öğrencisi Lauren Taylor, kullanıcının kalbinin sürekli izlenmesini sağlayan karbon nanotüp iplikli bir gömlek gösteriyor. Kredi: Jeff Fitlow/Rice Üniversitesi

Rice’ın giysilere dokunan esnek karbon nanotüp lifleri, doğru EKG, kalp atış hızı toplar.

Rahat gömleğiniz daha iyi bir iş çıkarabiliyorsa, kalbinizi izlemek için rahatsız edici akıllı saatler veya göğüs kayışları takmanıza gerek yoktur.

İşlevselliği normal giysilere dönüştürmek için iletken nanotüp ipliğini kullanan bir Rice Üniversitesi laboratuvarı tarafından geliştirilen “akıllı giysilerin” arkasındaki fikir budur.

Kimya ve biyomoleküler mühendis Matteo Pasquali’nin Brown Mühendislik Okulu laboratuvarı, American Chemical Society dergisinde bildirdi Nano Harfler kalp atış hızını izlemek ve kullanıcının sürekli bir elektrokardiyogramını (EKG) almak için nanotüp liflerini atletik giysilere dikti.

Araştırmacılara göre, lifler metal teller kadar iletken, ancak yıkanabilir, rahat ve vücut hareket halindeyken kırılma olasılığı çok daha düşük.

Genel olarak, geliştirdikleri gömlek, deneyler sırasında canlı ölçümler yapan standart bir göğüs kayışlı monitörden veri toplamada daha iyiydi. Ticari tıbbi elektrot monitörleriyle eşleştirildiğinde, karbon nanotüp gömlek biraz daha iyi EKG’ler verdi.

Çalışmanın baş yazarı Rice lisansüstü öğrencisi Lauren Taylor, “Gömleğin göğsünü sıkıca sarması gerekiyor” dedi. “Gelecekteki çalışmalarda, cilde temas edecek daha fazla yüzey alanı olması için daha yoğun karbon nanotüp iplik parçaları kullanmaya odaklanacağız.”

Gömleğe Dokunmuş Karbon Nanotüp İplikleri

Rice Üniversitesi’nde atletik bir gömleğe dokunan karbon nanotüp iplikler, standart monitörlerle eşleşen ve göğüs kayışı monitörleriyle eşleşen elektrokardiyogram ve kalp atış hızı verilerini toplamayı başardı. Kredi: Jeff Fitlow/Rice Üniversitesi

Araştırmacılar, nanotüp liflerinin yumuşak ve esnek olduğunu ve bunları içeren giysilerin makinede yıkanabilir olduğunu belirtti. Lifler, tıpkı standart iplik gibi makineyle kumaşa dikilebilir. Zigzag dikiş deseni, kumaşın kırılmadan esnemesini sağlar.

Lifler, kullanıcının cildiyle yalnızca sabit bir elektrik teması sağlamakla kalmadı, aynı zamanda Bluetooth vericileri gibi elektronik cihazları bir akıllı telefona veri iletmek veya bir bilgisayara bağlanmak için elektrotlar olarak da hizmet etti. Holter monitörü Taylor, kullanıcının cebinde saklanabileceğini söyledi.

Pasquali’nin laboratuvarı 2013 yılında karbon nanotüp fiberi tanıttı. O zamandan beri, her biri on milyarlarca nanotüp içeren lifler, kullanım için incelendi. hasarlı kalpleri onarmak için köprüler, olarak beyin ile elektriksel arayüzler, kullanmak için koklear implantlar, olarak esnek antenler ve otomotiv ve havacılık uygulamaları için. Onların gelişimi aynı zamanda Pirinç tabanlı Karbon HubRice liderliğindeki çok üniversiteli bir araştırma girişimi ve 2019’da piyasaya sürüldü.

Karbon Nanotüp İpliklerini Gömleğe Dikmek

Rice Üniversitesi yüksek lisans öğrencisi Lauren Taylor, karbon nanotüp ipliklerini bir gömleğe dikiyor. İletken lifler, kullanıcının kalbini izleyebilecek “akıllı giysiler” yapmak için kullanılabilir. Kredi: Jeff Fitlow/Rice Üniversitesi

Yaklaşık 22 mikron genişliğindeki orijinal nanotüp filamanları, bir dikiş makinesinin taşıyamayacağı kadar inceydi. Taylor, dikilebilir bir iplik oluşturmak için bir ip yapımcısının kullanıldığını, esasen her biri yedi filamentten oluşan üç demetin, kabaca normal ipliğe eşdeğer bir boyutta dokunduğunu söyledi.

İpliği ilk başta sınırlı bir başarı ile dokumaya çalışan Taylor, “Model gemiler için halat yapmak için tasarlanmış küçük makineler satan biriyle çalıştık” dedi. “Bize aynı şeyi yapan orta ölçekli bir cihaz yapmayı başardı.”

Zigzag deseninin, bir gömleğin veya başka bir kumaşın ne kadar esneyeceğini hesaba katmak için ayarlanabileceğini söyledi. Taylor, ekibin ciltle teması en üst düzeye nasıl çıkaracaklarını bulmak için Teksas Kalp Enstitüsü’ndeki Dr. Mehdi Razavi ve meslektaşlarıyla birlikte çalıştığını söyledi.

Karbon Nanotüp Liflerini Daha Büyük İpliklere Dokuma

Bir Rice Üniversitesi laboratuvarı, dikiş için karbon nanotüp liflerini daha büyük iplikler haline getiren özel bir cihaz kullanıyor. İplikler daha sonra kullanıcının kalbini izleyebilecek “akıllı giysiler” yapmak için kullanıldı. Kredi: Jeff Fitlow/Rice Üniversitesi

Araştırmacılara göre, kumaşa dokunan lifler, antenleri veya LED’leri gömmek için de kullanılabilir. Liflerin geometrisinde ve ilgili elektronik aksamında yapılan küçük değişiklikler, nihayetinde giysilerin yaşamsal belirtileri, kuvvet eforunu veya solunum hızını izlemesine izin verebilir.

Taylor, diğer potansiyel kullanımların otomobiller veya yumuşak robotlar için insan-makine arayüzlerini veya askeri üniformalarda antenler, sağlık monitörleri ve balistik koruma olarak içerebileceğini kaydetti. “Birkaç yıl önce bir işbirlikçimizle karbon nanotüp liflerinin enerjiyi Kevlar’dan ağırlık bazında dağıtmada daha iyi olduğunu gösterdik ve o zamandan beri çekme mukavemetinde elde ettiğimiz kazanımların bir kısmı yoktu” dedi.

Pasquali, “Dünya çapındaki laboratuvarlarda yirmi yıl süren geliştirmeden sonra, bu malzemenin giderek daha fazla uygulamada çalıştığını görüyoruz.” Dedi. “Birleşimi nedeniyle iletkenlik, cilt ile iyi temas, biyouyumluluk ve yumuşaklık, karbon nanotüp iplikler giyilebilir cihazlar için doğal bir bileşendir.”

Giysilere Dikilmiş Karbon Nanotüp İpliği

İletken lifleri geliştiren Rice Üniversitesi’ndeki araştırmacılara göre, giysilere dikilen karbon nanotüp iplik esnektir ve giysiler makinede yıkanabilir. Kredi: Jeff Fitlow/Rice Üniversitesi

Giyilebilir pazarın nispeten küçük olmasına rağmen, aynı zamanda temiz hidrojen üreten bir süreç olan doğrudan bölme yoluyla hidrokarbonlardan elde edilebilecek yeni nesil sürdürülebilir malzemeler için bir giriş noktası olabileceğini söyledi. Bu tür malzemelerin geliştirilmesi, Carbon Hub’ın odak noktasıdır.

Pasquali, “Güneş pillerinin birkaç on yıl önceki durumuyla aynı durumdayız” dedi. “Üretimi ölçeklendirmek ve verimliliği artırmak için bir çekiş sağlayabilecek uygulama liderlerine ihtiyacımız var.”

Referans: Lauren W. Taylor, Steven M. Williams, J. Stephen Yan, Oliver S. Dewey, Flavia Vitale ve Matteo Pasquali, 30 Ağustos 2021, “Yıkanabilir, Dikilebilir, Tamamen Karbon Elektrotlar ve Elektronik Giysiler için Sinyal Telleri”, Nano Harfler.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01039

Makalenin ortak yazarları, Rice lisansüstü öğrencileri Steven Williams ve Oliver Dewey ve şu anda Boston Consulting Group’ta bulunan mezunlar J. Stephen Yan ve Pennsylvania Üniversitesi’nde nöroloji yardımcı doçenti olan Flavia Vitale’dir. Pasquali, Carbon Hub direktörü ve AJ Hartsook Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Profesörü ve kimya, malzeme bilimi ve nano mühendislik profesörüdür.

Araştırma, ABD Hava Kuvvetleri (FA9550-15-1-0370), Amerikan Kalp Derneği (15CSA24460004), Robert A. Welch Vakfı (C-1668), Enerji Bakanlığı (DE-EE0007865, DE-) tarafından desteklenmiştir. AR0001015), Savunma Bakanlığı (32 CFR 168a) ve Rice Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümü’nden Riki Kobayashi Bursu.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.