A arqueologia revela que os humanos começaram a usar roupas há cerca de 170 mil anos, muito perto da segunda e última era do gelo. Mesmo agora, porém, a maioria dos humanos modernos usa roupas que são apenas um pouco diferentes das primeiras vestes. Mas isso está prestes a mudar à medida que a eletrônica flexível é cada vez mais tecida no que está sendo chamado de "tecidos inteligentes".
Muitas delas já estão disponíveis para compra, como leggings que proporcionam vibrações suaves para facilitar a ioga, camisetas que acompanham o desempenho do jogador e sutiãs esportivos que monitoram a frequência cardíaca. Os tecidos inteligentes têm usos potencialmente promissores nos cuidados de saúde (medição da frequência cardíaca e pressão arterial dos pacientes), defesa (monitoramento dos níveis de atividade e saúde dos soldados), carros (ajuste da temperatura dos assentos para tornar os passageiros mais confortáveis) e até mesmo cidades inteligentes com transeuntes).
Idealmente, os componentes eletrônicos dessas peças de vestuário - sensores, antenas para transmitir dados e baterias para fornecer energia - serão pequenos, flexíveis e amplamente despercebidos por seus usuários. Isso é verdade hoje para sensores, muitos dos quais são até laváveis na máquina. Mas a maioria das antenas e baterias é rígida e não é à prova d'água, então elas precisam ser destacadas da roupa antes de lavá-la.
Meu trabalho no Laboratório de Eletrociência da Universidade Estadual de Ohio tem como objetivo fazer antenas e fontes de energia que sejam igualmente flexíveis e laváveis. Especificamente, estamos bordando eletrônicos diretamente nos tecidos usando fios condutivos, que chamamos de "e-threads".
Bordado de Antena
Uma antena bordada (ElectroScience Lab, CC BY-ND) Os e-threads com os quais estamos trabalhando são feixes de filamentos de polímero trançado para fornecer resistência, cada um com um revestimento à base de metal para conduzir eletricidade. O núcleo de polímero de cada filamento é tipicamente feito de Kevlar ou Zylon, enquanto o revestimento circundante é de prata. Dezenas ou mesmo centenas desses filamentos são então torcidos juntos para formar um único fio eletrônico que tem menos de meio milímetro de diâmetro.
Esses e-threads podem ser facilmente usados com equipamentos comuns de bordado comercial - as mesmas máquinas de costura conectadas por computador que as pessoas usam todos os dias para colocar seus nomes em jaquetas esportivas e moletons. As antenas bordadas são leves e tão boas quanto suas contrapartes rígidas de cobre, e podem ser tão intrincadas quanto as placas de circuito impresso de última geração.
Nossas antenas de rosca eletrônica podem até ser combinadas com roscas regulares em projetos mais complexos, como a integração de antenas em logotipos corporativos ou outros designs. Conseguimos bordar antenas em tecidos finos como organza e grossos como Kevlar. Uma vez bordados, os fios podem ser conectados a sensores e baterias por soldas tradicionais ou por interconexões flexíveis que conectam os componentes.
Até agora, conseguimos criar smart hats que lêem sinais cerebrais profundos para pacientes com Parkinson ou epilepsia. Temos camisetas bordadas com antenas que estendem a faixa de sinais Wi-Fi ao celular do usuário. Nós também fizemos esteiras e lençóis que monitoram a altura das crianças para rastrear uma série de condições médicas na primeira infância. E fizemos antenas dobráveis que medem o quanto uma superfície em que o tecido está dobrado ou levantado.
Movendo-se além da antena
Meu laboratório também está trabalhando com outros pesquisadores do estado de Ohio, incluindo a química Anne Co e o médico Chandan Sen, para produzir geradores de energia em miniatura flexíveis baseados em tecido.
Impresso em tecido, os metais podem gerar energia. (Laboratório de Electrociência, CC BY-ND) Usamos um processo muito parecido com a impressão a jato de tinta para colocar regiões alternadas de pontos de prata e zinco no tecido. Quando esses metais entram em contato com o suor, soro fisiológico ou mesmo descargas de fluidos de feridas, a prata atua como o eletrodo positivo e o zinco serve como eletrodo negativo - e a eletricidade flui entre eles.
Geramos pequenas quantidades de eletricidade apenas deixando o tecido úmido - sem a necessidade de circuitos ou componentes adicionais. É uma fonte de energia totalmente flexível e lavável que pode ser conectada a outros eletrônicos portáteis, eliminando a necessidade de baterias convencionais.
Ambas juntas e individualmente, essas peças eletrônicas flexíveis e vestíveis transformarão as roupas em dispositivos conectados, sensores e comunicantes que combinam bem com o tecido do século 21 interconectado.
Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation.
Asimina Kiourti, Professora Assistente de Engenharia Elétrica e de Computação, The Ohio State University
