Skip to main content

Design and Integration of Graphene Fibre Based Antennas for Smart Textiles

Article Category

Article available in the folowing languages:

Progettare tecnologie indossabili intelligenti utilizzando tecniche tessili tradizionali

Disegnare abiti con tecnologia di comunicazione integrata è una cosa, farlo riuscendo a mantenere la vestibilità e la funzionalità degli abiti stessi è un’altra. Utilizzando antenne a base di grafene e tecniche tessili tradizionali, GFSMART è sempre più vicina a raggiungere l’obiettivo.

Tecnologie industriali

Il termine «tessuti intelligenti» descrive tutti quei materiali, spesso indossabili, che integrano tecnologie di comunicazione, offrendo una varietà di funzioni. Tali tecnologie, dai dispositivi basati su sensori agli elementi di interfaccia utente, consentono letteralmente di incorporare la tecnologia. La sfida è quella di integrare senza intoppi la tecnologia, assicurando al tempo stesso il comfort di chi indossa gli indumenti. Per questo motivo i componenti elettronici devono essere leggeri, compatti, flessibili e non invasivi. Il progetto GFSMART, supportato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie e ospitato dal Royal College of Art di Londra, si è impegnato a sviluppare antenne a base di grafene per tessuti intelligenti, utilizzando tecniche tessili tradizionali. Una volta raggiunto questo obiettivo sono stati realizzati dei campioni in tessuto intelligente come prova di concetto, basati sul tatto e sulle esigenze di comfort delle persone affette da demenza e dal morbo di Alzheimer. Inoltre, è stata pubblicata una proposta di prototipo. «Abbiamo lavorato con pazienti affetti da demenza e con i loro assistenti, insieme a esperti di design incentrato sull’individuo presso il Royal College of Art. Ascoltando gli utenti finali, abbiamo progettato una tecnologia indossabile dotata di caratteristiche appropriate, in particolare la morbidezza al tatto, la lavabilità e la durabilità», afferma Elif Ozden-Yenigun, borsista del programma Marie Skłodowska-Curie.

Antenne tessili a base di grafene

Il progetto GFSMART si è posto l’obiettivo di sviluppare un’interfaccia indossabile per la rete del cosiddetto Internet delle cose (IdC), concentrandosi su uno dei componenti essenziali della comunicazione wireless, ovvero le antenne. In primo luogo, il progetto ha dovuto trovare un’alternativa all’attuale gamma di soluzioni di tecnologia indossabile, che sono rigide, restrittive e spesso tossiche, e contribuiscono all’aumento dei rifiuti elettronici. È stato perciò esaminato il grafene. «Il grafene ci è sembrato un materiale promettente per realizzare comode antenne indossabili, in quanto, a differenza dei metalli, non è pesante, è flessibile e molto durevole, e non si danneggia facilmente con il lavaggio. Inoltre, è relativamente facile estenderne l’impiego alla produzione tessile», spiega Ozden-Yenigun. Lavorando con diverse forme di grafene quali inchiostri, rivestimenti e fibre, insieme a una rappresentazione fittizia del corpo umano, il gruppo di ricerca ha progettato e testato assemblaggi di grafene al fine di trovare le migliori soluzioni per massimizzare la gamma di antenne. I test hanno anche consentito al gruppo di capire meglio gli effetti della flessione e della prossimità al corpo umano sulla performance complessiva delle antenne. Il design così realizzato consisteva in un’antenna a base di grafene capace di coprire un’ampia larghezza di banda che va da 3 GHz a 9 Ghz, offrendo una promettente soluzione per un link di comunicazione efficiente e ad elevata velocità di trasmissione dati. I design delle antenne possono essere adattati per soddisfare diversi protocolli di comunicazione wireless e in base alla natura e alla consistenza dei tessuti. Per garantire ulteriore comfort, il gruppo ha eliminato gli strati metallici e i componenti rigidi utilizzati nei design tradizionali di antenne.

L’Internet delle cose

I tessuti hanno la capacità di portare l’IdC al livello successivo, in quanto avvicinano chi li indossa a diversi dispositivi intelligenti a casa e a lavoro. Ancora più importante è il fatto che potrebbero soddisfare le esigenze di salute e sicurezza, soprattutto delle persone vulnerabili. Ad esempio, i sistemi di posizionamento potrebbero aiutare a monitorare gli anziani, i giovani e le persone con disabilità, contribuendo a migliorare i servizi interni e all’aperto, i trasporti e gli spazi pubblici. In questi tempi di Covid-19, tali sistemi potrebbero aiutare anche a tracciare in modo anonimo i soggetti potenzialmente contagiosi e a rischio di diffondere la malattia. «Abbiamo creato con successo un’interfaccia di comunicazione basata su tessuti senza compromettere il comfort. La nostra ricerca, basata sulla scienza dei materiali, sull’elettronica e sul design dei tessuti, offre una nuova strada sostenibile per il futuro dei tessuti personalizzati in un mondo connesso», aggiunge Ozden-Yenigun. Il gruppo sta ora reperendo i fondi per testare ulteriormente questi tessuti high tech in eventuali scenari d’uso. Prima occorrerà risolvere alcune sfide emergenti legate alla comunicazione, in particolare le questioni riguardanti la sicurezza dei dati.

Parole chiave

GFSMART, indossabile, grafene, Internet delle cose, tessuti, vestiti, comunicazione wireless, demenza, antenna, intelligente, interfaccia, Covid-19

Scopri altri articoli nello stesso settore di applicazione