Data di deposito: 07/03/2011
Ambito territoriale di tutela: USA, con possibilità di estensione internazionale
Inventori: Dott.ssa Beatrice Fraboni (Università di Bologna, Dipartimento di Fisica), Prof.ssa Annalisa Bonfiglio e Dott. Giorgio Mattana (CNR e Università di Cagliari – Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica)
Titolari: Alma Mater Studiorum Università di Bologna e Consiglio Nazionale delle Ricerche
Stato: disponibile per accordi di licenza
Background
Il contesto in cui si inserisce l’invenzione è quello del settore tessile avanzato e, in particolare, degli Smart Textiles, o E-textiles, ovvero la realizzazione di fabbricati tessili (fili e/o tessuti) dotati di funzionalità elettroniche e/o sensorizzati. Il concetto di "wearable electronics" è emerso già da tempo per indicare l’inserzione di piccoli dispositivi elettronici negli strati tessili, ma oggi viene associato a qualsiasi dispositivo elettronico direttamente realizzato in forma tessile, per possibili applicazioni di monitoraggio funzioni vitali, trasferimento di dati, comunicazioni, ecc… Sul mercato esistono già "indumenti elettronici", capaci ad esempio di monitorare il battito cardiaco di chi li indossa o di rilevare eventuali fattori di rischio nell'ambiente, ma ad oggi queste soluzioni presentano alcuni limiti. L’inserimento di dispositivi elettronici tradizionali nei tessuti presenta infatti problemi di integrazione tessile, ingombro e scarsa adattabilità agli indumenti, mentre l’inserimento di dispositivi elettronici in forma di filo ottenuti da fili metallici presenta difficoltà tecnologiche e di robustezza della soluzione finale.
Descrizione
L’invenzione, partendo da fibre tessili di varie tipologie, permette di conferire alle fibre capacità conduttive, mantenendo inalterate le caratteristiche fisiche (spessore, robustezza, elasticità, adattabilità, ecc…) e di confort.
In particolare, la fibra, preferibilmente naturale (ad es. cotone), viene trattata depositando lungo il filo, secondo una geometria precisa, prima uno strato di nanoparticelle metalliche e poi uno strato sottile di polimero conduttore. Dalla combinazione di questi strati di materiali differenti, si ottiene un transistor in forma tessile, che permette di regolare il flusso della corrente tra due elettrodi attraverso una tensione applicata ad un terzo elettrodo. Ulteriori trattamenti descritti nell’invenzione, inoltre, contribuiscono ad aumentare la conducibilità del materiale e a renderlo idrofobo.
I transistor così ottenuti si presentano come semplici fili di cotone e possono essere collegati tra loro o ad altre componenti in cotone, tramite semplici nodi o processi di tessitura normalmente utilizzati per il cotone. Il filo conduttore, infatti, risulta del tutto simile ad un filo normale per quanto riguarda le caratteristiche fisiche e la capacità di essere tessuto.
In particolare, la fibra conduttiva così ottenuta può essere usata come gate (porta), source (sorgente) o drain (pozzo) di un transistor. Alcuni esempi di varie tipologie di transistor sono stati realizzati con la fibra conduttiva oggetto dell’invenzione.
A partire da tali transistor, è possibile poi realizzare circuiti di qualunque complessità e funzione, includendo anche la possibilità di impiegare dispositivi attivi per realizzare sensori di variabili fisiche e chimiche.
L’invenzione ha uno spettro molto ampio di possibili applicazioni, tra le quali, solo per citarne alcune, l’integrazione dei dispositivi elettronici in una zona determinata di un capo di abbigliamento, ad esempio una tasca per farla diventare un lettore per ascoltare musica, una patch sulla spalla per misurare la temperatura o sul polso per misurare il battito cardiaco.
Vantaggi
-
conferimento di capacità conduttiva ad un comune filo di fibra tessile
-
mantenimento di flessibilità, robustezza, elasticità, confort della fibra tessile
-
trascurabile aumento di spessore
-
economicità della realizzazione tessile
Keywords
Filo conduttore, wearable electronics, smart textiles, E-textiles, transistor.