Forskning undersøger, hvordan man anvender ledende nanocoatings på tekstiler

(PhysOrg.com) -- Forestil dig at tilslutte en USB-port til et ark papir, og gør den til en tablet-computer. Det kan være en strækning, men ideer som denne har fået forskere ved North Carolina State University til at undersøge brugen af ​​ledende nanocoatings på simple tekstiler – som vævet bomuld eller endda et ark papir.

"Normalt, ledende nanocoatings påføres uorganiske materialer som silicium. Hvis vi kan finde en måde at anvende dem på tekstiler – billigt, fleksible materialer med en forvrænget overfladetekstur – det ville repræsentere en omkostningseffektiv tilgang og ramme til forbedring af nuværende og fremtidige typer elektroniske enheder, " siger Dr. Jesse Jur, adjunkt i tekstilteknik, kemi og videnskab, og hovedforfatter på et papir, der beskriver forskningen.

Ved at bruge en teknik kaldet atomlagsaflejring, belægninger af uorganiske materialer, bruges typisk i enheder som solceller, sensorer og mikroelektronik, blev dyrket på overfladen af ​​tekstiler som vævet bomuld og nonwoven polypropylen - det samme materiale, der går i genanvendelige dagligvareposer. "Forestil dig at belægge et tekstilstof, så hver fiber har den samme nanoskala-tykke belægning, der er tusindvis af gange tyndere end et menneskehår - det er det, atomlagsaflejring er i stand til at gøre, " siger Jur. Forskningen, udført i samarbejde med laboratoriet af Dr. Gregory Parsons, NC State Alcoa professor i kemisk og biomolekylær teknik, viser, at almindelige tekstilmaterialer kan bruges til komplekse elektroniske enheder.

Som en del af deres studie, forskerne skabte en procedure til at kvantificere effektiv elektrisk ledningsevne af ledende belægninger på tekstilmaterialer. Den nuværende standard for måling af ledningsevne bruger en firepunktssonde, der anvender en strøm mellem to sonder og registrerer en spænding mellem de to andre sonder. Imidlertid, disse sonder var for små og ville ikke give den mest nøjagtige aflæsning for målinger på tekstiler. I avisen, forskere beskriver en ny teknik ved hjælp af større sonder, der nøjagtigt måler nanocoatingens ledningsevne. Dette nye system giver forskere en bedre forståelse af, hvordan man påfører belægninger på tekstiler for at omdanne dem til ledende enheder.

"Vi forventer ikke at lave komplekse transistorer med bomuld, men der er simple elektroniske enheder, der kan drage fordel af at bruge den lette fleksibilitet, som nogle tekstilmaterialer giver, " Jur forklarer. "Forskning som denne har potentielle sundheds- og overvågningsapplikationer, da vi potentielt kunne skabe en uniform med stofsensorer indlejret i det faktiske materiale, der kunne spore puls, kropstemperatur, bevægelse og mere i realtid. For at gøre dette nu, du bliver nødt til at stikke en masse ledninger gennem hele stoffet - hvilket ville gøre det omfangsrigt og ubehageligt.

"I elektronikkens verden, mindre og mere let er altid det ideelle. Hvis vi kan forbedre processen med at påføre og måle ledende belægninger på tekstiler, vi kan flytte nålen for at skabe enheder, der har de nødvendige ledende egenskaber, med alle de fordele, som brugen af ​​naturlige tekstilmaterialer giver os, " siger Jur.