Magliette e calze “intelligenti”: come la stampa 3D migliora comfort e resistenza
Un gruppo di ricercatori della Washington State University ha messo a punto un processo di stampa 3D che integra funzionalità elettroniche nei tessuti, conservando al tempo stesso morbidezza e flessibilità dopo ripetuti lavaggi e test di usura. Pubblicato su ACS Omega, lo studio guidato da Hang Liu dell’Department of Apparel, Merchandising, Design and Textiles dimostra come la tecnologia Direct Ink Writing (DIW) possa dare vita a capi d’abbigliamento in grado di monitorare parametri vitali senza risultare rigidi o scomodi.
Limiti delle soluzioni esistenti
Finora le sperimentazioni sui cosiddetti smart wearables si sono concentrate sull’inserimento di componenti conduttivi o sensori tramite cuciture, incollaggi o tessitura di fili speciali. Questi metodi garantiscono le funzioni desiderate, ma producono indumenti che perdono elasticità e soffrono in fase di manutenzione, compromettendo la precisione delle rilevazioni e l’esperienza di chi li indossa.
Polibutilene succinato e nanotubi di carbonio: la miscela vincente
Per superare questi ostacoli, Hang Liu e la sua squadra hanno preparato una soluzione a base di polibutilene succinato (PBS), un poliester biodegradabile compatibile con le fibre naturali, arricchita con nanotubi di carbonio. Utilizzando una stampante 3D DIW, il composto è stato depositato su due tipologie di tessuto: uno in cotone e uno misto poliestere. Il PBS agisce da matrice avvolgente, facendo da ponte tra fibre e nanotubi, mentre i nanotubi creano una rete di conduttori elettrici capace di rilevare deformazioni e movimenti.
Prove di resistenza: lavaggi, abrasioni e trazioni cicliche
I campioni ottenuti sono stati sottoposti a una batteria di test. Dopo 20 cicli di lavaggio e asciugatura, la conducibilità elettrica è rimasta sostanzialmente invariata, segno che il legame tra idrogel e fibra resiste alle sollecitazioni meccaniche e chimiche del detersivo. Successivamente sono stati condotti 200 cicli di abrasione e 500 cicli di trazione ciclica: in entrambi i casi, le superfici non hanno mostrato crepe né graffi, mentre la sensibilità dei sensori di deformazione ha mantenuto il suo valore di gauge factor.
Solvente ecocompatibile e processo sostenibile
Un ulteriore vantaggio del protocollo sviluppato dallo studente Zihui Zhao per la propria tesi di dottorato è l’impiego di Cyrene, un solvente non tossico e biodegradabile che sostituisce i tradizionali composti organici volatili. Questa scelta riduce l’impatto ambientale della produzione di smart fabrics, in linea con le linee guida della National Science Foundation, che ha parzialmente finanziato la ricerca.
Applicazioni future e sfide tecnologiche
L’introduzione di capi in grado di monitorare battito cardiaco, pressione o cadenza di corsa apre prospettive in ambito sanitario, per soccorritori, militari e atleti. Resta tuttavia da risolvere il nodo dell’alimentazione dei sensori e della trasmissione dati: la stampa 3D dei tessuti conduttivi rappresenta una parte del sistema completo, a cui dovranno aggiungersi soluzioni di microbatterie flessibili e moduli wireless integrati.
Prospettive di sviluppo
Hang Liu intende ora adattare il processo per scaffold biomedici, replicando l’orientamento dei tessuti nativi nel corpo umano, e per test in vitro di nuove molecole farmacologiche. L’equilibrio tra resistenza meccanica, comfort e sostenibilità apre la strada a una nuova generazione di indumenti intelligenti, destinati a diventare comuni tanto nelle palestre quanto negli ospedali.
Direct Ink Writing: la stampa 3D che rende i tessuti “intelligenti” comodi e duraturi
Dai nanotubi alla T-shirt smart: la ricetta di Washington State University per indumenti high-tech
