Navorsers het suksesvol wasbare, rekbare en asemhalende elektroniese stroombane in materiaal geïnkorporeer, wat nuwe moontlikhede vir slim tekstiele en draagbare elektronika oopmaak.
Die stroombane is gemaak met goedkoop, veilige en omgewingsvriendelike ink, en gedruk met behulp van konvensionele inkstraaldruktegnieke.
Die navorsers van die Universiteit van Cambridge het saam met kollegas in Italië en China gedemonstreer hoe grafeen – ‘n tweedimensionele vorm van koolstof – direk op materiaal gedruk kan word om geïntegreerde elektroniese stroombane te produseer wat gemaklik is om te dra en tot 20 siklusse in ‘n tipiese wasmasjien kan oorleef.
Die nuwe tekstiel-elektroniese toestelle is gebaseer op laekoste-, volhoubare en skaalbare inkstraaldrukwerk van ink gebaseer op grafeen en ander tweedimensionele materiale, en word vervaardig deur standaardverwerkingstegnieke. Die resultate word gepubliseer in die tydskrif Nature Communications .
Gebaseer op vorige werk oor die formulering van grafeen-ink vir gedrukte elektronika, het die span lae-kookpunt-ink ontwerp, wat direk op poliësterstof gedruk is. Daarbenewens het hulle gevind dat die wysiging van die ruheid van die stof die werkverrigting van die gedrukte toestelle verbeter het.
Die veelsydigheid van hierdie proses het die navorsers toegelaat om nie net enkele transistors te ontwerp nie, maar ook volledig gedrukte geïntegreerde elektroniese stroombane wat aktiewe en passiewe komponente kombineer.
Die meeste draagbare elektroniese toestelle wat tans beskikbaar is, maak staat op stewige elektroniese komponente wat op plastiek, rubber of tekstiele gemonteer is. Hierdie bied in baie omstandighede beperkte versoenbaarheid met die vel, word beskadig wanneer dit gewas word en is ongemaklik om te dra omdat hulle nie asemhaalbaar is nie.
“Ander ink vir gedrukte elektronika benodig gewoonlik giftige oplosmiddels en is nie geskik om gedra te word nie, terwyl ons ink beide goedkoop, veilig en omgewingsvriendelik is, en gekombineer kan word om elektroniese stroombane te skep deur eenvoudig verskillende tweedimensionele materiale op die materiaal te druk,” het dr. Felice Torrisi van die Cambridge Grafeensentrum, die senior outeur van die artikel, gesê.
“Digitale tekstieldrukwerk bestaan al dekades lank om eenvoudige kleurstowwe op tekstiele te druk, maar ons resultaat toon vir die eerste keer dat sulke tegnologie ook gebruik kan word om die hele elektroniese geïntegreerde stroombane op tekstiele te druk,” het mede-outeur professor Roman Sordan van Politecnico di Milano gesê.
“Alhoewel ons baie eenvoudige geïntegreerde stroombane gedemonstreer het, is ons proses skaalbaar en is daar geen fundamentele struikelblokke vir die tegnologiese ontwikkeling van draagbare elektroniese toestelle wat beide hul kompleksiteit en werkverrigting betref nie.”
“Die gedrukte komponente is buigsaam, wasbaar en vereis lae krag, noodsaaklike vereistes vir toepassings in draagbare elektronika,” het PhD-student Tian Carey, die eerste outeur van die artikel, gesê.
Die werk bied ‘n aantal kommersiële geleenthede vir tweedimensionele materiaalink, wat wissel van persoonlike gesondheids- en welstandstegnologie tot draagbare energie-oes en -berging, militêre kledingstukke, draagbare rekenaars en mode.
“Die omskakeling van tekstielvesels in funksionele elektroniese komponente kan ‘n heeltemal nuwe stel toepassings bied, van gesondheidsorg en welstand tot die Internet van Dinge,” het Torrisi gesê. “Danksy nanotegnologie kan ons klere in die toekoms hierdie tekstielgebaseerde elektronika, soos skerms of sensors, insluit en interaktief word.”
Die gebruik van grafeen en ander verwante 2D-materiaal (GRM)-ink om elektroniese komponente en toestelle te skep wat in materiale en innoverende tekstiele geïntegreer is, is die middelpunt van nuwe tegniese vooruitgang in die slim tekstielbedryf.
Die spanne by die Cambridge Grafeensentrum en Politecnico di Milano is ook betrokke by die Grafeen-vlagskip, ‘n EU-befondsde, pan-Europese projek wat toegewy is aan die bring van grafeen- en GRM-tegnologieë na kommersiële toepassings.
Die navorsing is ondersteun deur toekennings van die Grafeen-vlagskipprojek, die Europese Navorsingsraad se Synergy-toekenning, die Ingenieurs- en Fisiese Wetenskapnavorsingsraad, die Newton Trust, die Internasionale Navorsingsgenootskap van die Nasionale Natuurwetenskapstigting van China en die Ministerie van Wetenskap en Tegnologie van China. Die tegnologie word gekommersialiseer deur Cambridge Enterprise, die Universiteit se kommersialiseringsafdeling.
Storiebron: Materiaal verskaf deur die Universiteit van Cambridge . Die oorspronklike storie is gelisensieer onder ‘n Creative Commons-lisensie .