Istraživači su uspješno ugradili perive, rastezljive i prozračne elektroničke sklopove u tkaninu, otvarajući nove mogućnosti za pametne tekstile i nosivu elektroniku.
Sklopovi su izrađeni jeftinim, sigurnim i ekološki prihvatljivim tintama, a tiskani su konvencionalnim tehnikama inkjet tiska.
Istraživači sa Sveučilišta u Cambridgeu, u suradnji s kolegama iz Italije i Kine, pokazali su kako se grafen – dvodimenzionalni oblik ugljika – može izravno ispisati na tkaninu kako bi se proizveli integrirani elektronički sklopovi koji su udobni za nošenje i mogu preživjeti do 20 ciklusa pranja u tipičnoj perilici rublja.
Novi tekstilni elektronički uređaji temelje se na jeftinom, održivom i skalabilnom inkjet ispisu tintama na bazi grafena i drugih dvodimenzionalnih materijala, a proizvode se standardnim tehnikama obrade. Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Communications .
Na temelju ranijeg rada na formuliranju grafenskih tinti za tiskanu elektroniku, tim je dizajnirao tinte s niskom točkom vrelišta koje su izravno tiskane na poliestersku tkaninu. Osim toga, otkrili su da modificiranje hrapavosti tkanine poboljšava performanse tiskanih uređaja.
Svestranost ovog procesa omogućila je istraživačima da dizajniraju ne samo pojedinačne tranzistore već i potpuno tiskane integrirane elektroničke sklopove koji kombiniraju aktivne i pasivne komponente.
Većina trenutno dostupnih nosivih elektroničkih uređaja oslanja se na krute elektroničke komponente montirane na plastiku, gumu ili tekstil. One nude ograničenu kompatibilnost s kožom u mnogim okolnostima, oštećuju se prilikom pranja i neugodne su za nošenje jer nisu prozračne.
„Ostale tinte za tiskanu elektroniku obično zahtijevaju otrovna otapala i nisu prikladne za nošenje, dok su naše tinte jeftine, sigurne i ekološki prihvatljive te se mogu kombinirati za stvaranje elektroničkih sklopova jednostavnim ispisom različitih dvodimenzionalnih materijala na tkaninu“, rekla je dr. Felice Torrisi iz Cambridge Graphene Centra, glavna autorica rada.
„Digitalni tisak na tekstil postoji već desetljećima za tisak jednostavnih bojila na tekstil, ali naš rezultat prvi put pokazuje da se takva tehnologija može koristiti i za tisak cijelih elektroničkih integriranih krugova na tekstil“, rekao je koautor profesor Roman Sordan s Politecnico di Milano.
„Iako smo demonstrirali vrlo jednostavne integrirane krugove, naš proces je skalabilan i ne postoje temeljne prepreke tehnološkom razvoju nosivih elektroničkih uređaja, kako u smislu njihove složenosti tako i performansi.“
„Tiskane komponente su fleksibilne, perive i zahtijevaju malu potrošnju energije, što su bitni zahtjevi za primjenu u nosivoj elektronici“, rekao je doktorand Tian Carey, prvi autor rada.
Rad otvara niz komercijalnih mogućnosti za dvodimenzionalne materijalne tinte, od tehnologije za osobno zdravlje i dobrobit, do nosive tehnologije prikupljanja i pohrane energije, vojne odjeće, nosivog računalstva i mode.
„Pretvaranje tekstilnih vlakana u funkcionalne elektroničke komponente može otvoriti potpuno novi niz primjena, od zdravstva i dobrobiti do Interneta stvari“, rekao je Torrisi. „Zahvaljujući nanotehnologiji, u budućnosti bi naša odjeća mogla uključivati tu elektroniku na bazi tekstila, poput zaslona ili senzora, i postati interaktivna.“
Upotreba grafena i drugih srodnih 2D materijala (GRM) tinti za stvaranje elektroničkih komponenti i uređaja integriranih u tkanine i inovativne tekstile u središtu je novih tehničkih napredaka u industriji pametnog tekstila.
Timovi u Cambridge Graphene Centru i Politecnico di Milano također su uključeni u Graphene Flagship, paneuropski projekt financiran od strane EK-a posvećen komercijalnoj primjeni grafena i GRM tehnologija.
Istraživanje je podržale financijske potpore programa Graphene Flagship, Synergy Grant Europskog istraživačkog vijeća, Vijeća za istraživanje inženjerstva i fizikalnih znanosti, Zaklade Newton, Međunarodne istraživačke stipendije Nacionalne zaklade za prirodne znanosti Kine i Ministarstva znanosti i tehnologije Kine. Tehnologiju komercijalizira Cambridge Enterprise, sveučilišni odjel za komercijalizaciju.
Izvor priče: Materijali koje je osiguralo Sveučilište u Cambridgeu . Izvorna priča licencirana je pod Creative Commons licencom .