想象一下是否有舒適和便宜的可穿戴面料能夠檢測各種壓力和運動呢？現在特拉華大學的科學家們已經創造了這樣一種技術，它可能會有一些有趣的應用。這種材料由副教授Erik Thostenson和博士生Sagar Doshi領導的團隊開發，材料的基礎包括常規面料，如棉、尼龍，聚酯或羊毛等。

開拓全新的應用

傳感器涂層織物的一個潛在應用是測量人們走路時腳上的力量數據。這些數據可以幫助臨床醫生評估患者受傷后的損傷情況，或者幫助運動員預防受傷。這個應用的開發工作是特拉華大學INBRE資助的一個試點項目的一部分，托斯滕森的研究小組正在與特拉華大學的機械工程學教授、神經肌肉生物力學實驗室主任吉爾·希金森（Jill Higginson）的小組合作，攻克其中的難點。他們的目標是拿這些嵌入鞋子里的傳感器，與傳統的生物力學實驗室技術如儀器式跑步機和運動捕捉等進行對比，看是否具備獨特的性能優勢。

人們在實驗室進行測試的時候是知道自己正在被監視的，但在實驗室之外，測試者心理狀況不同可能會導致其行為是不同的。

托斯滕森說：“我們設計了一個解決方案，在實驗室之外進行測試并獲取數據：穿戴有這些新穎的紡織品的測試者走在街上、家里、任何其他地方的時候，才開始記錄他們的數據。”

特拉華大學的機械工程博士、論文的主要作者SagarDoshi，在項目中負責的是制造傳感器、優化它們的靈敏度、測試它們的力學性能、并將它們集成到鞋子中。他已經在進行初步測試的人員身上佩戴了傳感器。他們到目前為止已經獲取了兩種數據：傳感器收集的數據和需要花費數千美元的實驗室設備壓力板收集的數據。

Doshi表示：“這種低成本的傳感器薄而且靈活，所以有可能制造出集成有電子產品的定制鞋類和服裝，用來存儲日常生活中的運動數據。研究人員或治療師可以對這些數據進行分析，以評估運動效果或者降低醫療成本。”這項技術在運動醫學、手術后恢復以及評估兒童運動障礙方面也有很大的應用前景。

位于威爾明頓的阿爾弗雷德·杜邦兒童醫院兒童臨床研究和發展中心主任、特拉華大學材料科學和工程學院的附屬生物醫學工程和生物科學系教授羅伯特·阿金斯說：“想要在短時間內實現從現實環境中收集兒童的運動數據是很有挑戰性的。這種薄薄的、靈活的、高度敏感的傳感器可以幫助物理治療師和醫生遠程評估孩子的運動情況。這意味著臨床醫生可以收集更多的數據，并可能以一種成本效益更高的方式收集到更好的數據，而不需要病人像傳統的方法那樣頻繁地出入診所。”

跨學科的合作對于發展未來應用是至關重要的。工程師在特拉華大學有一個能夠同教師和學生合作交流的獨特機會。這些老師和同學來自特拉華大學的健康科學學院，負責科學、技術和校園先進研究（STAR）項目的工作。

Doshi表示：“我們作為工程師能夠開發出新的材料和傳感器，但我們并不總是完全理解醫生、理療師和病人所面臨的關鍵問題。我們與他們合作，致力于解決他們所面臨的問題，引導他們找到一個現在已有的解決方案，或者制定一個創新的解決方案來解決這個問題。”

托斯滕森的研究小組還計劃將基于納米管的傳感器用于其他應用，如結構健康監測。

托斯滕森表示：“我們長期以來一直在研究碳納米管和基于納米管的復合傳感器。我們通過與土木工程研究人員合作，率先開發出了柔性納米管傳感器，用來檢測橋梁和其他大型結構中存在的裂縫。”

托斯滕森表示感興趣的復合材料的開發方向之一是如何在不同的長度范圍內設計和使用這些材料：從宏觀部分的幾何形狀如飛機部件、飛機機翼、汽車零部件的水平到織物結構、纖維級別的水平。現在，碳納米管和石墨烯等納米增強材料為我們定制材料的結構和功能特性提供了另一個物理層次的幫助。我們的研究雖然可能是基礎性的，但人們看到了這項研究的廣泛應用的潛力。特拉華大學的復合材料研究中心（UD-CCM）有著通過學校的工業聯盟將實驗室的基礎研究發現轉化為商業產品的悠久歷史。