Voor de eerste keer, er is een zachte en rekbare organische thermo-elektrische module gecreëerd die energie uit lichaamswarmte kan halen. De doorbraak werd mogelijk gemaakt door een nieuw composietmateriaal dat op grote schaal kan worden gebruikt in slimme kleding, draagbare elektronica en elektronische huid.

Onderzoekers van het Laboratorium voor Organische Elektronica aan de Universiteit van Linköping hebben een organisch composietmateriaal ontwikkeld met unieke eigenschappen - het is niet alleen zacht en rekbaar, het heeft ook een hoge elektrische geleidbaarheid en goede thermo-elektrische eigenschappen. Dit maakt het ideaal voor vele draagbare toepassingen.

De onderzoekers hebben het resultaat gepubliceerd in Natuurcommunicatie , samen met collega's uit België, Nieuw-Zeeland en Californië.

Nara Kim, postdoc en hoofdonderzoeksingenieur in het Laboratorium voor Organische Elektronica, heeft drie materialen gecombineerd:het geleidende polymeer PEDOT:PSS, een in water oplosbaar polyurethaanrubber, en een ionische vloeistof. Het resultaat is een composiet met unieke eigenschappen. De PEDOT:PSS geeft het thermo-elektrische eigenschappen, het rubber zorgt voor elasticiteit, en de ionische vloeistof zorgt voor zachtheid.

Nara Kim heeft het onderzoek uitgevoerd onder leiding van Professor Xavier Crispin en Senior Lecturer Klas Tybrandt, beide aan het Laboratorium voor Organische Elektronica.

"Xavier Crispin is een pionier in organische thermo-elektrische materialen; Klas Tybrandt is een expert in zachte elektronische materialen; en ik draag mijn kennis van organische composieten bij. We kwamen samen op het idee voor het nieuwe materiaal, " ze zegt.

PEDOT:PSS is het meest voorkomende geleidende polymeer en wordt in veel toepassingen gebruikt, niet in de laatste plaats vanwege de goede thermo-elektrische eigenschappen. Maar dikke polymeerfilm is te hard en broos om met succes in draagbare elektronica te worden geïntegreerd.

"Ons materiaal is 100 keer zachter en 100 keer rekbaarder dan PEDOT:PSS, " zegt Klas Tybrandt, die de groep Soft Electronics leidt bij het Laboratory of Organic Electronics.

"Het vermogen om de structuur van het materiaal zowel op nanoschaal als op microschaal te beheersen, stelt ons in staat om de uitstekende eigenschappen van de verschillende materialen in een composiet te combineren, " hij zegt.

De nieuwe composiet is ook bedrukbaar.

"De composiet is samengesteld door een oplossing op waterbasis te mengen en kan op verschillende oppervlakken worden afgedrukt. Wanneer het oppervlak buigt of vouwt, de composiet volgt de beweging. En het proces om de composiet te vervaardigen is goedkoop en milieuvriendelijk, ' zegt Nara Kim.

De onderzoekers zien enorm veel nieuwe mogelijkheden om met het materiaal zachte en elastische organische geleidende materialen te maken.

"Er zijn veel ionische vloeistoffen, geleidende polymeren en traditionele elastomeren die kunnen worden gecombineerd tot nieuwe nanocomposieten voor vele toepassingen, zoals thermo-elektrische generatoren, supercondensatoren, batterijen, sensoren, en in draagbare en implanteerbare toepassingen die dikke, elastische en elektrisch geleidende materialen, ' zegt Xavier Crispin.