Camisas que funcionam como antenas para o seu smartphone ou tablet; roupas de ginástica e equipamentos desportivos que monitoram o seu desempenho; uma bandagem que informa ao médico como sua pele está se regenerando, ou um boné que detecta ou estimula a atividade do seu cérebro.
Esse é o futuro das roupas inteligentes.
Nesse caminho, pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio deram um passo importante na concepção de “têxteis funcionais” – roupas que capturam, armazenam e transmitem informação digital.
Eles desenvolveram um método inovador de bordar componentes eletrônicos de alta precisão de apenas 0,1 milímetro – espessura suficiente para integrar nas roupas componentes como sensores e dispositivos de memória computacional.
Para John Volakis – professor de Engenharia Elétrica e diretor do Laboratório ElectroScience da Universidade Estadual de Ohio – uma revolução está acontecendo na indústria têxtil: a nova tecnologia dos têxteis funcionais facilitará a comunicação e o sensoriamento, possibilitando até mesmo aplicações médicas, como imagem e monitoramento da saúde.
Recentemente, ele e a cientista pesquisadora Asimina Kiourti refinaram o seu método patenteado de fabricação, com o objetivo de criar protótipos de wearables por uma fração do custo e na metade do tempo em comparação com o que a dupla conseguiu dois anos atrás. Os resultados foram publicados na revista IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters.
No laboratório de Volaki, os têxteis funcionais, também chamados de “e-tecido”, são criados numa máquina de costura. O fio é entrelaçado automaticamente seguindo um padrão, a partir de um arquivo no computador. Os fios são substituídos por finos fios de prata, conferindo ao tecido a mesma sensação de toque em relação a um tecido normal.
A forma do entrelaçamento (bordado) determina a frequência de uma antena ou de um circuito, explica Kiourti. Uma antena banda larga, por exemplo, consiste em mais de meia dúzia de formas geométricas engrenadas, cada uma do tamanho de uma unha, as quais formam um círculo intrincado.
Cada peça do círculo transmite energia numa frequência diferente, de modo que cobrem um amplo espectro de energias quando trabalham em conjunto – alcançando capacidade de “banda larga” para uma antena de telefone celular e para acesso à Internet.
Um problema que a equipe enfrentou foi o fato dos fios finos não conseguirem oferecer o máximo de condutividade quanto os fios mais grossos. Eles então tiveram que encontrar uma forma de trabalhar o novo fio numa densidades de entrelaçamento que aumentasse a condutividade e, assim, melhorasse o desempenho da antena ou sensor.
Os novos fios têm diâmetro de 0,1 mm, feitos com apenas sete filamentos. Cada filamento possui cobre no centro, esmaltado com prata pura.
Segundo Kiourti, bordar uma antena de banda larga necessita de aproximadamente 3 metros de fio, a um custo de material de 30 centavos de dólar por antena. Isso é 24 vezes mais barato do que as antenas criadas por ela e Kiourti em 2014.
Em parte, a redução dos custos provém de usar menos fios. Antes, eles tinham que empilhar o fio mais grosso em duas camadas, uma em cima da outra, para que a antena transportasse um sinal elétrico forte o suficiente.
Agora, refinando a técnica, ela e Volakis conseguiram criar antenas de alta precisão em apenas uma camada bordada do fio mais fino*. Portanto, agora o processo leva metade do tempo: apenas 15 minutos para criar uma antena de banda larga totalmente funcional.
Testes mostraram que a antena pode transmitir sinais nas frequências de 1 a 5 GHz com eficiência quase perfeita, bem adequada para a Internet de banda larga e para a comunicação em telefones celulares.
Soluções como essa antena de banda larga permitirá designers e tecnólogos transformar têxteis em meios de comunicação. As possibilidades de uso são infinitas.
Fonte: IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters e OSU.EDU
*A Syscom Advanced Materials em Columbus forneceu os fios utilizados no trabalho inicial deVolakis e Kiourti. Os fios mais finos utilizados neste estudo foram adquiridos na Elektrisola.
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