Edoardo Capuano

Direttore e fondatore della testata ECplanet.

Nylon come componente per dispositivi elettronici trasparenti

Nylon come componente per dispositivi elettronici trasparenti

Gli scienziati sviluppano una soluzione di nylon ferroelettrico processabile per lo sviluppo di circuiti elettronici trasparenti.

Mentre l'industria microelettronica si sta spostando verso gadget elettronici indossabili e tessuti elettronici (e-)textiles, i materiali elettronici compresi, come il ferroelettrico, dovrebbero essere integrati con i nostri vestiti. I nylon, una famiglia di polimeri sintetici, furono introdotti per la prima volta negli anni '20 per le calze da donna e sono oggi tra le fibre sintetiche più utilizzate nei tessuti. Sono costituiti da una lunga catena di unità molecolari ripetute, cioè polimeri, in cui ciascuna unità di ripetizione contiene una disposizione specifica di idrogeno, ossigeno e azoto con atomi di carbonio.

Oltre all'uso nei tessuti, è stato scoperto che alcuni nylon presentano anche le cosiddette “proprietà ferroelettriche”. Ciò significa che le cariche elettriche positive e negative possono essere separate e questo stato può essere mantenuto. I materiali ferroelettrici sono utilizzati in sensori, attuatori, memorie e dispositivi per la raccolta di energia. Il vantaggio nell'uso dei polimeri è che possono essere liquefatti utilizzando solventi adeguati e quindi elaborati da una soluzione a basso costo per formare film sottili flessibili adatti a dispositivi elettronici come condensatori, transistor e diodi. Ciò rende i polimeri ferroelettrici una scelta praticabile per l'integrazione con i tessili elettronici. Sebbene i polimeri di nylon abbiano trovato negli anni importanti applicazioni commerciali nei tessuti e nelle fibre, la loro applicazione nei dispositivi elettronici è stata ostacolata perché era impossibile creare pellicole sottili di alta qualità di nylon ferroelettrico mediante l'elaborazione della soluzione.

Gli scienziati dell'MPI-P, in collaborazione con ricercatori dell'Università Johannes Gutenberg di Magonza e dell'Università di Tecnologia di Lodz, hanno risolto questo problema quarantennale e hanno sviluppato un metodo per fabbricare condensatori a film sottile di ferro ferroelettrico sciogliendo il nylon in un miscela di acido trifluoroacetico e acetone e solidificandola nuovamente sotto vuoto. Questo lavoro è stato pubblicato su Science Advances. (1)

Sensori wireless per monitorare la nostra salute

Sensori wireless per monitorare la nostra salute

I sensori che abbracciano la pelle tengono traccia degli indicatori di salute e utilizzano un nuovo tipo di RFID per trasmettere i segnali ai ricevitori agganciati agli indumenti.

Ingegneri di Stanford hanno sviluppato un modo per rilevare segnali fisiologici provenienti dalla pelle con sensori che si attaccano come cerotti e trasmettono letture wireless a un ricevitore attaccato agli indumenti. Per dimostrare questa tecnologia indossabile, i ricercatori hanno attaccato i sensori al polso e all'addome per monitorare il polso e la respirazione della persona, rilevando come la sua pelle si rilassava e si contraeva con ogni battito cardiaco o respiro. Allo stesso modo, gli adesivi sui gomiti e sulle ginocchia della persona tracciavano i movimenti del braccio e delle gambe misurando la contrazione o il rilassamento della pelle ogni volta che il muscolo corrispondente si fletteva.

La dottoressa Zhenan Bao, (1) la professoressa di ingegneria chimica il cui laboratorio ha descritto il sistema in un articolo di Nature Electronics, (2) pensa che questa tecnologia indossabile, battezzata con il nome di BodyNet, sarà prima utilizzata in contesti medici come il monitoraggio di pazienti con disturbi del sonno o condizioni cardiache. Il suo laboratorio sta già cercando di sviluppare nuovi adesivi per rilevare il sudore e altre secrezioni per tenere traccia di variabili come la temperatura corporea e lo stress. Il suo obiettivo finale è quello di creare una serie di sensori wireless che si attacchino alla pelle e lavorino in combinazione con abbigliamento intelligente per tracciare in modo più accurato una più ampia varietà di indicatori di salute rispetto agli smartphone o agli orologi che i consumatori utilizzano oggi.

Robot indossabile per camminare e correre più facilmente

Robot indossabile per camminare e correre più facilmente

Un exosuit versatile e portatile che aiuta sia a camminare che a correre evidenzia il potenziale di robot indossabili leggeri.

I ricercatori dei laboratori accademici e industriali hanno precedentemente sviluppato dispositivi robotici per la riabilitazione e altre applicazioni della vita che possono aiutare a camminare o correre, ma nessun dispositivo portatile non legato può fare entrambe le cose in modo efficiente. Assistere la deambulazione e la corsa con un singolo dispositivo rappresenta una sfida a causa della diversa biomeccanica fondamentalmente delle due andature. Tuttavia, entrambe le andature hanno in comune un'estensione dell'articolazione dell'anca, che inizia nel momento in cui il piede viene a contatto con il suolo e richiede una notevole energia per spingere il corpo in avanti.

Come riportato di recente da Science, (1) un team di ricercatori presso il Wyss Institute di Harvard per l'ingegneria biologicamente ispirata, la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e l'Università del Nebraska Omaha, ha sviluppato un dispositivo portatile che effettua il monitoraggio dell'andatura e dell'estensione specifica dell'anca durante la camminata e la corsa. Il loro leggero exosuit è costituito da componenti tessili indossati in vita e sulle cosce con un sistema di azionamento mobile attaccato alla parte bassa della schiena che è controllato da un algoritmo in grado di rilevare, con estrema precisione, il passaggio dalla semplice camminata alla corsa e viceversa.

Il team ha prima dimostrato che il dispositivo indossato dagli utenti nei test indoor basati su tapis roulant, in media, ha ridotto i loro tassi metabolici nella camminata del 9,3% e nella corsa del 4% rispetto a quando camminavano e correvano senza il dispositivo.

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