Inkjet print viser løfte som ny strategi for fremstilling af e-tekstiler, undersøgelse finder

I en ny undersøgelse, North Carolina State University-forskere viste, at de kunne udskrive lag af elektrisk ledende blæk på polyesterstof for at lave et e-tekstil, der kunne bruges i design af fremtidige bærbare enheder.

Da udskrivningsmetoden kan udføres ved stuetemperatur og under normale atmosfæriske forhold, forskere mener, at inkjetprint kan tilbyde en enklere og mere effektiv metode til fremstilling af elektroniske tekstiler, også kendt som e-tekstiler. Ud over, forskere sagde, at resultaterne tyder på, at de kunne udvide teknikker, der er almindelige i den fleksible elektroniske industri, til tekstilfremstilling. De rapporterede deres resultater i journalen ACS anvendte materialer og grænseflader .

"Inkjet-print er en hastigt fremadskridende ny teknologi, der bruges i fleksibel elektronik til at lave film, der bruges i mobiltelefonskærme og andre enheder, " sagde undersøgelsens tilsvarende forfatter Jesse S. Jur, professor i tekstilteknik, kemi og videnskab ved NC State. "Vi tror, ​​at denne trykmetode, som bruger materialer og processer, der er almindelige i både elektronik- og tekstilindustrien, viser også løfte om at lave e-tekstiler til bærbare enheder."

I undersøgelsen, forskere beskrev, hvordan de brugte en FUJIFILM Dimatix inkjetprinter til at skabe et holdbart og fleksibelt e-tekstilmateriale, hvad de gjorde for pålideligt at skabe e-tekstilet, og dens egenskaber. En del af deres udfordring var at finde den rigtige sammensætning af materialer, så det flydende blæk ikke ville trænge gennem den porøse overflade af tekstilmaterialerne og miste sin evne til at lede elektricitet.

"Udskrivning af e-tekstiler har været en meget stor udfordring for e-tekstilindustrien, " sagde undersøgelsens første forfatter Inhwan Kim, en tidligere kandidatstuderende ved NC State. "Vi ønskede at bygge en struktur lag for lag, hvilket ikke er udført på et tekstillag med inkjet print. Det var en stor kamp for os at finde den rigtige materialesammensætning."

De skabte e-tekstilet ved at printe lag af elektrisk ledende sølvblæk som en sandwich rundt om lag af to flydende materialer, som fungerede som isolatorer. De printede de sandwichlag ovenpå et vævet polyesterstof. Efter at de havde printet lagene af sølvblæk og isoleringsmaterialer - lavet af urethan-acrylat, og poly(4-vinylphenol) - de overvågede overfladen af ​​materialet ved hjælp af et mikroskop. De fandt ud af, at de kemiske egenskaber af isoleringsmaterialerne, såvel som af tekstilgarn, var vigtige for at bevare det flydende sølvblæks evne til at lede elektricitet, og forhindre det i at trænge gennem det porøse stof.

"Vi ønskede et robust isoleringslag i midten, men vi ønskede at holde det så tyndt som muligt for at have hele strukturen tynd, og have den elektriske ydeevne så høj som muligt, " sagde Kim. "Også, hvis de er for omfangsrige, folk vil ikke have dem på."

Forskerne vurderede den elektriske ydeevne af e-tekstilet, efter at de bøjede materialet flere gange. De testede mere end 100 bøjningscyklusser, at finde e-tekstilet mistede ikke sin elektriske ydeevne. I det fremtidige arbejde, de ønsker at forbedre materialernes elektriske ydeevne sammenlignet med e-tekstiler fremstillet ved hjælp af metoder, der kræver særlige faciliteter og atmosfæriske forhold, samt øge materialets åndbarhed.

Til sidst, de ønsker at bruge trykmetoden til at skabe et e-tekstil, der kan bruges i bærbar elektronik såsom biomedicinsk udstyr, der kan spore puls, eller bruges som batteri til at lagre strøm til elektroniske enheder.

"Vi var i stand til at belægge blækket på stoffet i et flerlagsmateriale, der er både holdbart og fleksibelt, " sagde Kim. "Det skønne ved dette er, vi gjorde alt med en inkjet-printer – vi brugte ikke nogen laminering eller andre metoder."

Studiet, "Mikrostrukturer i inkjet-trykte tekstilkondensatorer med dobbeltlagsgrænseflader af polymerdielektriske stoffer og metalorganiske nedbrydningssølvelektroder" blev offentliggjort online i ACS anvendte materialer og grænseflader .