I ricercatori "l'hanno integrato in un paio di leggings sportivi", secondo l'università. "Semplicemente guardando il proprio smartphone, i tester sono stati in grado di vedere quando stavano raggiungendo il loro limite e se dovevano fare una pausa."
Non è la prima volta che viene costruito un filo di rilevamento capacitivo, ma questo “filo è notevolmente più sensibile ai movimenti minimi. Allungandolo anche un po' produce fluttuazioni chiaramente misurabili nel sensore's carica”, ha detto il ricercatore Tyler Cuthbert.
Una grande quantità di lavoro sperimentale e teorico è stata dedicata alla ricerca di una struttura che raggiunga questa caratteristica, che ha prodotto un filo in cui un elettrodo è un elastomero conduttivo relativamente grassoccio (di sinistra), attorno al quale è avvolto a spirale un sottile filo di rame isolato, l'altro elettrodo. Tirando, il filo di rame si raddrizza, addentando l'elastomero e gonfiandolo in un'elica più grossa (vicino a sinistra).
L'ingrasso durante l'allungamento è così insolito che l'effetto ha un proprio nome: comportamento "auxetico".
"Il cambiamento di capacità deriva da una combinazione della distanza tra gli elettrodi e quindi dal cambiamento nell'area tra gli elettrodi", ha detto Cuthbert a Electronics Weekly. “Il carattere auxetico si traduce in un'interazione tra i due elettrodi sotto forma di engulfment, che a sua volta si traduce in una maggiore area tra gli elettrodi. La giusta combinazione di parametri – diametri, passo elicoidale e rapporti – si traduce nell'ottenimento del carattere auxetico. Questo a sua volta gli consente di raggiungere una sensibilità superiore.
La comprensione teorica era tale che il team ha progettato anche combinazioni elicoidali con variazione di capacità quasi nulla mentre il filo a doppia elica veniva stirato.
Il gruppo di rilevamento finale era passivo, con i terminali del rilevamento condensatore collegato direttamente alle estremità di un'antenna a telaio (destra), che alla fine si accoppierebbe a un telefono.
Per test realistici, il sensore è stato cucito su leggings sportivi aderenti (a sinistra), con l'antenna cucita con filo conduttivo direttamente nell'elastico.
"Poiché il sensore si trova così vicino al corpo, possiamo catturare i movimenti del corpo in modo molto preciso senza che chi lo indossa se ne accorga", ha affermato il ricercatore professor Carlo Menon.
Falcate meno regolari e andatura accorciata sono indicatori dell'inizio della stanchezza nei corridori, ha affermato ETH, e i pantaloncini di rilevamento sono stati in grado di rilevare questa situazione.
Il lavoro è trattato nel documento approfondito e chiaramente presentato "HACS: Sensori di deformazione capacitiva del filato auxetico elicoidale con sensibilità oltre il limite teorico", pubblicato su Advanced Materials e disponibile per intero senza pagamento.