In een nieuwe studie, Onderzoekers van de North Carolina State University hebben aangetoond dat ze lagen elektrisch geleidende inkt op polyesterweefsel kunnen printen om een ​​e-textiel te maken dat kan worden gebruikt bij het ontwerp van toekomstige draagbare apparaten.

Aangezien de afdrukmethode kan worden voltooid bij kamertemperatuur en onder normale atmosferische omstandigheden, onderzoekers geloven dat inkjetprinten een eenvoudigere en effectievere methode kan bieden voor het vervaardigen van elektronisch textiel, ook wel e-textiel genoemd. In aanvulling, onderzoekers zeiden dat de bevindingen suggereren dat ze technieken die gebruikelijk zijn in de flexibele elektronische industrie kunnen uitbreiden naar textielproductie. Ze rapporteerden hun bevindingen in het tijdschrift ACS toegepaste materialen en interfaces .

"Inkjetprinten is een snel voortschrijdende nieuwe technologie die wordt gebruikt in flexibele elektronica om films te maken die worden gebruikt in displays van mobiele telefoons en andere apparaten, " zei de corresponderende auteur van de studie, Jesse S. Jur, hoogleraar textieltechniek, scheikunde en wetenschap bij NC State. "We denken dat deze afdrukmethode, die materialen en processen gebruikt die gebruikelijk zijn in zowel de elektronica- als de textielindustrie, is ook veelbelovend voor het maken van e-textiel voor draagbare apparaten."

In de studie, onderzoekers beschreven hoe ze een FUJIFILM Dimatix-inkjetprinter gebruikten om een ​​duurzaam en flexibel e-textielmateriaal te creëren, wat ze hebben gedaan om het e-textiel betrouwbaar te maken, en zijn eigenschappen. Een deel van hun uitdaging was om de juiste samenstelling van materialen te vinden, zodat de vloeibare inkt niet door het poreuze oppervlak van de textielmaterialen zou sijpelen en zijn vermogen om elektriciteit te geleiden zou verliezen.

"Het printen van e-textiel is een zeer grote uitdaging geweest voor de e-textielindustrie, " zei de eerste auteur van de studie, Inhwan Kim, een voormalig afgestudeerde student aan NC State. "We wilden laag voor laag een structuur bouwen, wat niet is gedaan op een textiellaag met inkjetprinten. Het was een grote strijd voor ons om de juiste materiaalsamenstelling te vinden."

Ze creëerden het e-textiel door lagen elektrisch geleidende zilverinkt als een sandwich rond lagen van twee vloeibare materialen te printen, die als isolatoren fungeerden. Ze drukten die sandwichlagen op een geweven polyesterstof. Nadat ze de lagen zilverinkt en isolatiemateriaal hadden geprint - gemaakt van urethaan-acrylaat, en poly(4-vinylfenol) - ze bewaakten het oppervlak van het materiaal met een microscoop. Ze ontdekten dat de chemische eigenschappen van de isolatiematerialen, evenals van de textielgarens, belangrijk waren voor het behoud van het vermogen van de vloeibare zilverinkt om elektriciteit te geleiden, en voorkomen dat het door de poreuze stof dringt.

"We wilden een robuuste isolatielaag in het midden, maar we wilden het zo dun mogelijk houden om de hele structuur dun te hebben, en hebben de elektrische prestaties zo hoog mogelijk, ' zei Kim. 'Ook, als ze te volumineus zijn, mensen zullen ze niet willen dragen."

De onderzoekers evalueerden de elektrische prestaties van het e-textiel nadat ze het materiaal meerdere keren hadden gebogen. Ze testten meer dan 100 buigcycli, het vinden van het e-textiel verloor zijn elektrische prestaties niet. Bij toekomstig werk, ze willen de elektrische prestaties van de materialen verbeteren in vergelijking met e-textiel dat is gemaakt met methoden die speciale faciliteiten en atmosferische omstandigheden vereisen, evenals het ademend vermogen van het materiaal.

Eventueel, ze willen de printmethode gebruiken om een ​​e-textiel te maken dat kan worden gebruikt in draagbare elektronica zoals biomedische apparaten die de hartslag kunnen volgen, of gebruikt als batterij om stroom op te slaan voor elektronische apparaten.

"We waren in staat om de inkt op de stof te coaten in een meerlaags materiaal dat zowel duurzaam als flexibel is, ' zei Kim. 'Het mooie hiervan is, we deden alles met een inkjetprinter - we gebruikten geen laminering of andere methoden."

De studie, "Microstructuren in All-Inkjet Printed Textile Capacitors with Bilayer Interfaces of Polymer Dielectrics and Metal-Organic Decomposition Silver Electrodes" werd online gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces .