Изследователите успешно са вградили в тъканта електронни схеми, които могат да се мият, разтягат и дишат, което открива нови възможности за интелигентен текстил и носима електроника.
Веригите са изработени с евтини, безопасни и екологични мастила и са отпечатани с помощта на конвенционални техники за мастиленоструен печат.
Изследователите от Университета в Кеймбридж, работещи с колеги от Италия и Китай, демонстрираха как графенът – двуизмерна форма на въглерода – може да бъде отпечатан директно върху плат, за да се получат интегрирани електронни схеми, които са удобни за носене и могат да издържат до 20 цикъла в типична пералня.
Новите текстилни електронни устройства се основават на евтин, устойчив и мащабируем мастиленоструен печат на мастила, базирани на графен и други двуизмерни материали, и се произвеждат чрез стандартни техники за обработка. Резултатите са публикувани в списание Nature Communications.
Въз основа на по-ранна работа по формулирането на графенови мастила за печатна електроника екипът разработи мастила с ниска точка на кипене, които бяха отпечатани директно върху полиестерна тъкан. Освен това те установиха, че модифицирането на грапавостта на тъканта подобрява работата на отпечатаните устройства.
Универсалността на този процес позволи на изследователите да проектират не само единични транзистори, но и цялостно отпечатани интегрални електронни схеми, съчетаващи активни и пасивни компоненти.
Повечето електронни устройства за носене, които се предлагат понастоящем, разчитат на твърди електронни компоненти, монтирани върху пластмаса, гума или текстил. Те предлагат ограничена съвместимост с кожата при много обстоятелства, повреждат се при пране и са неудобни за носене, тъй като не са дишащи.
„Други мастила за печатна електроника обикновено изискват токсични разтворители и не са подходящи за носене, докато нашите мастила са едновременно евтини, безопасни и екологични и могат да се комбинират за създаване на електронни схеми чрез просто отпечатване на различни двуизмерни материали върху тъканта“, казва д-р Фелис Ториси от Центъра за графен в Кеймбридж, главен автор на статията.
„Дигиталният печат върху текстил съществува от десетилетия за отпечатване на обикновени оцветители върху текстил, но нашият резултат показва за първи път, че тази технология може да се използва и за отпечатване на цели електронни интегрални схеми върху текстил“, казва съавторът професор Роман Сордан от Politecnico di Milano.
„Въпреки че демонстрирахме много прости интегрални схеми, нашият процес е мащабируем и няма основни пречки за технологичното развитие на носими електронни устройства както по отношение на тяхната сложност, така и на производителността им.“
„Отпечатаните компоненти са гъвкави, могат да се мият и изискват ниска консумация на енергия – съществени изисквания за приложения в носимата електроника“, казва докторантът Тиан Кери, първи автор на статията.
Работата открива редица търговски възможности за двуизмерни мастила, вариращи от технологии за лично здраве и благополучие до носимо събиране и съхранение на енергия, военни облекла, носими компютри и мода.
„Превръщането на текстилните влакна във функционални електронни компоненти може да открие изцяло нови приложения – от здравеопазването и благосъстоянието до интернет на нещата“, казва Ториси. „Благодарение на нанотехнологиите, в бъдеще дрехите ни ще могат да включват тази текстилна електроника, като например дисплеи или сензори, и да станат интерактивни.“
Използването на графен и други свързани с него мастила от двуизмерни материали (GRM) за създаване на електронни компоненти и устройства, интегрирани в тъкани и иновативни текстилни изделия, е в центъра на новите технически постижения в областта на интелигентните текстилни изделия.
Екипите на Центъра за графен в Кеймбридж и на Политехническия университет в Милано участват и във водещия проект „Графен“, финансиран от Европейската комисия и предназначен за внедряване на технологиите за графен и ГРМ в търговски приложения.
Изследването е подкрепено с безвъзмездни средства от водещата програма „Графен“, безвъзмездната помощ „Синергия“ на Европейския съвет за научни изследвания, Съвета за научни изследвания в областта на инженерните и физическите науки, Тръста „Нютон“, Международната изследователска стипендия на Националната фондация за природни науки на Китай и Министерството на науката и технологиите на Китай. Технологията се комерсиализира от Cambridge Enterprise, звеното за комерсиализация на университета.
Източник на историята: Материали, предоставени от Университет на Кеймбридж. Оригиналът на историята е лицензиран под лиценза на Creative Commons .