Os investigadores conseguiram incorporar circuitos electrónicos laváveis, extensíveis e respiráveis em tecidos, abrindo novas possibilidades para os têxteis inteligentes e para a eletrónica de vestir.
Os circuitos foram feitos com tintas baratas, seguras e amigas do ambiente, e impressos utilizando técnicas convencionais de impressão a jato de tinta.
Os investigadores da Universidade de Cambridge, em colaboração com colegas italianos e chineses, demonstraram como o grafeno – uma forma bidimensional de carbono – pode ser impresso diretamente no tecido para produzir circuitos electrónicos integrados que são confortáveis de usar e podem sobreviver até 20 ciclos numa máquina de lavar roupa normal.
Os novos dispositivos electrónicos têxteis baseiam-se na impressão a jato de tinta de baixo custo, sustentável e escalável de tintas à base de grafeno e outros materiais bidimensionais, e são produzidos por técnicas de processamento normais. Os resultados são publicados na revista Nature Communications.
Com base em trabalhos anteriores sobre a formulação de tintas de grafeno para eletrónica impressa, a equipa concebeu tintas de baixo ponto de ebulição, que foram diretamente impressas em tecido de poliéster. Além disso, descobriram que a modificação da rugosidade do tecido melhorava o desempenho dos dispositivos impressos.
A versatilidade deste processo permitiu aos investigadores conceber não só transístores individuais, mas também circuitos electrónicos integrados totalmente impressos que combinam componentes activos e passivos.
A maioria dos dispositivos electrónicos portáteis atualmente disponíveis baseia-se em componentes electrónicos rígidos montados em plástico, borracha ou têxteis. Estes oferecem uma compatibilidade limitada com a pele em muitas circunstâncias, são danificados quando lavados e são desconfortáveis de usar porque não são respiráveis.
“Outras tintas para eletrónica impressa requerem normalmente solventes tóxicos e não são adequadas para serem usadas, ao passo que as nossas tintas são baratas, seguras e amigas do ambiente e podem ser combinadas para criar circuitos electrónicos, bastando para isso imprimir diferentes materiais bidimensionais no tecido”, afirmou o Dr. Felice Torrisi do Centro de Grafeno de Cambridge, autor principal do artigo.
“A impressão digital têxtil existe há décadas para imprimir corantes simples em têxteis, mas o nosso resultado demonstra, pela primeira vez, que essa tecnologia também pode ser utilizada para imprimir circuitos electrónicos integrados completos em têxteis”, afirmou o coautor, o Professor Roman Sordan, do Politécnico de Milão.
“Apesar de termos demonstrado circuitos integrados muito simples, o nosso processo é escalável e não existem obstáculos fundamentais ao desenvolvimento tecnológico de dispositivos electrónicos portáteis, tanto em termos de complexidade como de desempenho”.
“Os componentes impressos são flexíveis, laváveis e requerem pouca energia, requisitos essenciais para aplicações em eletrónica vestível”, disse o estudante de doutoramento Tian Carey, o primeiro autor do artigo.
O trabalho abre uma série de oportunidades comerciais para as tintas de materiais bidimensionais, que vão desde a tecnologia de saúde e bem-estar pessoal até à recolha e armazenamento de energia, vestuário militar, computação e moda.
“Transformar as fibras têxteis em componentes electrónicos funcionais pode abrir um conjunto inteiramente novo de aplicações, desde os cuidados de saúde e o bem-estar até à Internet das Coisas”, afirmou Torrisi. “Graças à nanotecnologia, no futuro, as nossas roupas poderão incorporar estes componentes electrónicos de base têxtil, como ecrãs ou sensores, e tornar-se interactivas.”
A utilização de grafeno e de outras tintas de materiais 2D relacionados (GRM) para criar componentes e dispositivos electrónicos integrados em tecidos e têxteis inovadores está no centro dos novos avanços técnicos na indústria dos têxteis inteligentes.
As equipas do Centro de Grafeno de Cambridge e do Politécnico de Milão estão também envolvidas no Graphene Flagship, um projeto pan-europeu financiado pela CE, dedicado a levar as tecnologias do grafeno e do GRM a aplicações comerciais.
A investigação foi apoiada por subsídios do Graphene Flagship, do European Research Council’s Synergy Grant, do Engineering and Physical Science Research Council, do The Newton Trust, da International Research Fellowship da National Natural Science Foundation of China e do Ministério da Ciência e Tecnologia da China. A tecnologia está a ser comercializada pela Cambridge Enterprise, o braço de comercialização da Universidade.
Fonte da história: Materiais fornecidos por Universidade de Cambridge. A história original está licenciada sob uma Licença Creative Commons.