Guldbelagte strømpebukser inspirerer til en teknik til behageligt lysemitterende tøj

En fremgangsmåde til udvikling af lysemitterende stof baseret på typiske ultrasheer-strømpebukser belagt med en tynd guldfilm kan muliggøre udvikling af blødere, mere slidstærkt tøj, forskere i Canada rapporterer 4. marts i tidsskriftet Stof . Arbejdet adresserer nogle af begrænsningerne ved eksisterende lysemitterende stoffer og, med effektive strømkilder, kunne udvikles til mere funktionelle designs til sikkerhedsudstyr båret af førstehjælpere og nattebyggere, lysemitterende atletisk beklædning, avantegarde og hverdagsmode, eller bærbare reklamer og logoer.

"Brugere vil have lysemitterende skærme, der er integreret i stoffer, så de er bløde, letvægts, strækbar, vaskbar, og bærbar-ligesom almindeligt tøj, men med lysemitterende paneler, der kan belyse brugeren eller vise grafik/information, " siger seniorforfatter Tricia Carmichael, professor i overflade- og materialekemi ved University of Windsor.

Imidlertid, at designe bærbare stoffer med et højteknologisk twist har vist sig at være udfordrende. Eksisterende fremstillingsmetoder fungerer godt til stive overflader som glas, silicium wafers, eller plastik, men med deres sammenvævede garner designet til at bevæge sig og strække sig, tekstilerne i tøj er langt fra stive. Som resultat, nuværende tilgange til fremstilling af lysemitterende tøj, der involverer syning af stive dioder, ledninger, og optiske fibre til tekstiler resulterer i beklædningsgenstande, der mangler strækbarheden og blødheden af ​​deres ikke-lysende modstykker. De er også svære at vaske. Indser vigtigheden af ​​at montere lysemitterende enheder i disse fleksible og strækbare strukturer for at udvikle lysende stoffer, der føles som enhver anden beklædningsgenstand, Carmichael og kolleger tog en anden tilgang.

"Hovedforfatteren på dette papir, Yunyun Wu, var ude og shoppe tekstiler til sin forskning og havde et eureka -øjeblik:hvorfor ikke bruge rene stoffer som en løsning til dannelse af den transparente leder, et afgørende element i alle lysemitterende enheder?" siger Carmichael. "Et andet pære-øjeblik kom, da vi tænkte på strømpebukser som et ideelt materiale til at bygge de nye elektroder."

Forskerne brugte elektroløs nikkel-nedsænkning guldmetallisering, en løsningsbaseret metalaflejringsteknik, der ofte bruges til at lave printplader, der kun afsætter metal på nylon- og spandexfiberoverfladerne, at belægge strømpebukser med en stærkt ledende guldfilm kun omkring 100 nm i tykkelse. De fandt ud af, at belægningsprocessen tillod strømpebuksestoffet at bevare sin halvgennemsigtighed og strækbarhed. Ved at bruge denne nye fremstillingsteknik, forskerne skabte derefter mønstrede lysemitterende tekstiler med smiley-emojien, samt en dynamisk skærm bestående af syv rektangulære segmenter, der kan omarrangeres til visning af tal nul til ni.

Selvom guld kan, selvfølgelig, være dyr, Carmichael og kolleger mener, at dens kemiske stabilitet og sikkerhed for huden gør det til et fremragende valg til bærbare materialer. Da en så lille mængde guld (en belægning 1, 000 gange tyndere end et menneskehår) er nødvendig for at gennemsyre tekstiler med den ledningsevne, de skal bruge for at lyse op, forskerne er ikke bekymrede over metallets omkostninger eller andre omkostninger forbundet med at opskalere produktionen.

"Vi er optimistiske med hensyn til evnen til at opskalere teknologien, "siger Carmichael." Den proces, vi bruger til at deponere den ultratynde guldbelægning på stoffibre, kan skaleres op ved at øge belægningsløsningens volumen, muliggør behandling af hele beklædningsgenstande. Vi bruger også eksisterende ultrasher-stoffer og kræver derfor ikke ny tekstilfremstilling."

Imidlertid, en stor hindring er stadig i vejen for at inkorporere bærbare lysemitterende enheder, generelt, ind i hverdagen:evnen til at drive dem uden omfangsrige energigeneratorer og lagersystemer.

"Vi udforsker den brede vifte af tekstilarkitekturer som en integreret del af enhedselektrodedesign for at muliggøre sømløs integration af sprøde energilagringsmaterialer i tekstiler, " siger Carmichael.