Большой потенциал для электронного текстиля, изготовленного из целлюлозной нити

Apr 02, 2023

Электронный текстиль открывает новые революционные возможности в различных областях, в частности в здравоохранении. Но чтобы быть устойчивыми, они должны быть изготовлены из возобновляемых материалов. Исследовательская группа под руководством Технологического университета Чалмерса в Швеции теперь представляет нить из проводящей целлюлозы, которая предлагает увлекательные и практические возможности для электронного текстиля.

«Миниатюрные носимые электронные гаджеты становятся все более распространенными в нашей повседневной жизни. Но в настоящее время они часто зависят от редких, а в некоторых случаях и токсичных материалов. Они также приводят к постепенному накоплению огромных гор электронных отходов. Существует реальная потребность в органических, возобновляемых материалах для использования в электронном текстиле», — говорит Созан Дараби, докторант кафедры химии и химической инженерии Технологического университета Чалмерса и Научного центра древесины Валленберга, а также ведущий автор научного исследования. статья, недавно опубликованная в журнале ASC Applied Materials & Interfaces.

Вместе с Аней Лунд, исследователем той же группы, Созан Дараби уже несколько лет работает с электропроводящими волокнами для электронного текстиля. Раньше основное внимание уделялось шелку, но теперь открытия расширились за счет использования целлюлозы.

Результаты, представленные исследователямипоказать, что целлюлозная нить обладает огромным потенциалом в качестве материала для электронного текстиля и может использоваться по-разному.

Вшивая электропроводящие целлюлозные нити в ткань с помощью стандартной бытовой швейной машины, исследователям удалось создать термоэлектрический текстиль, который производит небольшое количество электричества при нагревании с одной стороны — например, за счет тепла тела человека. При разнице температур в 37 градусов по Цельсию ткань может генерировать около 0,2 микроватта электроэнергии.

«Эта целлюлозная нить может привести к созданию одежды со встроенными электронными интеллектуальными функциями, изготовленной из нетоксичных, возобновляемых и натуральных материалов», — говорит Дараби.

Процесс производства целлюлозной нити был разработан соавторами из Университета Аалто в Финляндии. В ходе последующего процесса исследователи Чалмерса сделали нить проводящей, покрасив ее электропроводящим полимерным материалом. Измерения исследователей показывают, что процесс окрашивания придает целлюлозной нити рекордно высокую проводимость, которую можно еще больше увеличить за счет добавления серебряных нанопроволок. В тестах проводимость сохранялась после нескольких стирок.

Электронный текстиль может улучшить нашу жизнь несколькими способами. Одной из важных областей является здравоохранение, где такие функции, как регулирование, мониторинг и измерение различных показателей здоровья, могут быть чрезвычайно полезны.

В более широкой текстильной промышленности, где переход на экологически чистое сырье является жизненно важным вопросом, натуральные материалы и волокна становятся все более распространенным выбором для замены синтетики. По мнению исследователей, электропроводящие целлюлозные нити могут сыграть здесь значительную роль.

«Целлюлоза — это фантастический материал, который можно экологически безопасно извлекать и перерабатывать, и мы увидим, что в будущем он будет использоваться все больше и больше. А когда продукты изготавливаются из однородного материала или из минимального количества материалов, процесс переработки становится намного проще и Это еще одна перспектива, с которой целлюлозная нить очень перспективна для развития электронного текстиля», — говорит Кристиан Мюллер, руководитель исследования и профессор кафедры химии и химической инженерии Технологического университета Чалмерса.

Эта работа исследовательской группы из Чалмерса выполняется в рамках национального исследовательского центра Wallenberg Wood Science Center в сотрудничестве с коллегами из Швеции, Финляндии и Южной Кореи.

И Созан Дараби, и Кристиан Мюллер считают, что результатом исследования стало гораздо больше, чем просто последняя научная публикация. Созан Дараби превратился из студента в ведущего эксперта в области электропроводящих волоконных материалов, что Мюллер считает очень полезным и большим преимуществом для своей исследовательской группы.