Revolucionando Wearables: O Emergente Power Suit para Monitoramento de Saúde e Geração de Energia

Você sabia que a integração de nanomateriais, manufatura e tecidos de vestuário está à beira de criar um "power suit" vestível totalmente novo que pode ajudar a monitorar pacientes ou gerar energia — entre inúmeras outras possibilidades?

Quatro Institutos Manufacturing USA em colaboração com Centros MEP do NIST estão desempenhando um papel vital nesta indústria e sua cadeia de suprimentos afiliada, aproveitando desenvolvimentos comerciais e técnicos que podem ser rapidamente aplicados neste novo campo.

À medida que o desenvolvimento de nanomateriais continua em ritmo acelerado, mais aplicações são identificadas que envolvem a integração de dispositivos de alta tecnologia com produtos centenários. Uma destas aplicações na indústria de vestuário é uma nova tendência conhecida como Power Suits (Trajes de Energia).

Colheita de Energia

A colheita de energia é o processo pelo qual a energia é derivada de fontes externas (ex.: energia solar, energia térmica, energia eólica, gradientes de salinidade e energia cinética, também conhecida como energia ambiente), capturada e armazenada para pequenos dispositivos autônomos sem fio, como os usados em eletrônicos vestíveis e redes de sensores sem fio. No nível de micro e mili-ampere, esta prática continua a ganhar importância à medida que dispositivos são desenvolvidos com requisitos de energia muito baixos. É uma área de interesse para o setor de vestuário especificamente no que se refere a transferir "movimento" em energia.

As aplicações potenciais nesta indústria podem ser transformadoras.

Detecção de queda de uma pessoa idosa, fornecimento de energia para marcapassos ou outros implantes, e incorporação de dispositivos GPS em roupas para caminhantes ou para localizar pacientes de Alzheimer desorientados são algumas das possibilidades¹. A transferência baseia-se em dois fenômenos bem conhecidos: efeitos piezoelétricos e triboelétricos. Efeitos piezoelétricos interconectam sinais elétricos e força mecânica, enquanto efeitos triboelétricos envolvem coleta de cargas opostas em dois materiais diferentes uma vez que os materiais entram em contato um com o outro.

O Papel dos Institutos Manufacturing USA e Centros MEP

Power Suits e outras roupas tecnicamente avançadas requerem desenvolvimentos comerciais e tecnológicos de quatro áreas altamente integradas: sensores flexíveis, utilização de dados "inteligentes", eletrônica de potência e tecidos. Estas estão entre as áreas de foco tecnológico dos seguintes Institutos Manufacturing USA recentemente estabelecidos:

A missão da PowerAmerica é desenvolver processos de manufatura avançados que permitam a produção em larga escala de semicondutores de banda larga (WBG), que permitem componentes eletrônicos menores, mais rápidos e mais eficientes que semicondutores feitos de silício.

A NEXTFLEX está focada em desenvolver uma nova era na manufatura de eletrônicos híbridos flexíveis (FHE) catalisando o ecossistema dos EUA de eletrônicos híbridos flexíveis para comercializar tecnologia através de investimentos em escala de materiais FHE, processamento de dispositivos afinados, impressão e embalagem integradas de dispositivo/sensor, ferramentas de design de sistema, e testes de confiabilidade e modelagem.

O Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute reúne um consórcio de quase 200 parceiros de toda academia, indústria e organizações sem fins lucrativos, de mais de 30 estados, para impulsionar avanços em sensores inteligentes e controles de processo digital que podem melhorar radicalmente a eficiência da manufatura avançada dos EUA.

Uma organização sem fins lucrativos nacional apoiada por indústria, academia, governo e capital de risco, o Instituto Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA) acelerará a comercialização generalizada de tecidos altamente funcionais. Isso inclui avanços recentes em materiais de fibra e processos de manufatura que logo nos permitirão projetar e produzir tecidos que veem, ouvem, sentem, comunicam, armazenam e convertem energia, regulam temperatura, monitoram saúde e mudam de cor — o amanhecer de uma "revolução dos tecidos".

Um elemento-chave para implementação e adoção destas novas tecnologias com fabricantes em todos os EUA são os Projetos Piloto Embedding MEP in Manufacturing USA Institutes que começaram em 2016. Alguns dos principais objetivos do piloto são:

• aumentar a conscientização de pequenos fabricantes dos EUA sobre áreas de foco e recursos dos Institutos Manufacturing USA;
• garantir o envolvimento de pequenos fabricantes dos EUA nos processos e atividades associados a informar e desenvolver as agendas de pesquisa dos Institutos;
• aumentar a participação de pequenos fabricantes dos EUA em pesquisas dos Institutos Manufacturing USA; e
• garantir a transição de resultados de pesquisa dos Institutos para pequenos fabricantes dos EUA para implementação.

Apenas o Começo

O desenvolvimento de power suits mal arranha a superfície dos avanços possíveis com a integração de fenômenos físicos, nanomateriais e adoção de novas tecnologias. A produção comercial de produtos de ponta, como estes, requer cadeias de suprimentos que integrem novos desenvolvimentos e processos tecnológicos. Através da colaboração dos Institutos Manufacturing USA e centros MEP, fabricantes poderão acessar mercados que de outra forma seriam inacessíveis, enquanto trazem produtos inovadores para consumidores.

Se você tem interesse em saber mais sobre estes desenvolvimentos, por favor, entre em contato com seu Centro MEP local ou sede do NIST MEP no 301-975-0413.

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^1. "Nanotechnology could bring us a whole new 'power suit'", CEN.ACS.ORG, 16 de janeiro de 2017, P15-17.