Истраживачи су успешно уградили електронска кола која се могу прати, растегљива и прозрачна у тканину, отварајући нове могућности за паметне текстиле и носиву електронику.
Кола су направљена јефтиним, безбедним и еколошки прихватљивим мастилима, а штампана су конвенционалним техникама инкјет штампања.
Истраживачи са Универзитета у Кембриџу, у сарадњи са колегама из Италије и Кине, показали су како се графен – дводимензионални облик угљеника – може директно одштампати на тканину како би се произвела интегрисана електронска кола која су удобна за ношење и могу издржати до 20 циклуса прања у типичној машини за прање веша.
Нови текстилни електронски уређаји засновани су на јефтином, одрживом и скалабилном инкџет штампању мастила на бази графена и других дводимензионалних материјала, а производе се стандардним техникама обраде. Резултати су објављени у часопису Nature Communications .
На основу ранијег рада на формулацији графенских мастила за штампану електронику, тим је дизајнирао мастила са ниском тачком кључања, која су директно штампана на полиестерску тканину. Поред тога, открили су да модификовање храпавости тканине побољшава перформансе штампаних уређаја.
Свестраност овог процеса омогућила је истраживачима да дизајнирају не само појединачне транзисторе већ и потпуно штампана интегрисана електронска кола која комбинују активне и пасивне компоненте.
Већина носивих електронских уређаја који су тренутно доступни ослањају се на круте електронске компоненте монтиране на пластику, гуму или текстил. Оне нуде ограничену компатибилност са кожом у многим околностима, оштећују се приликом прања и неудобне су за ношење јер нису прозрачне.
„Друге боје за штампану електронику обично захтевају токсичне раствараче и нису погодне за ношење, док су наше боје јефтине, безбедне и еколошки прихватљиве, и могу се комбиновати за стварање електронских кола једноставним штампањем различитих дводимензионалних материјала на тканини“, рекла је др Феличе Ториси из Кембриџ графенског центра, главна ауторка рада.
„Дигитална штампа на текстилу постоји већ деценијама за штампање једноставних боја на текстилу, али наш резултат први пут показује да се таква технологија може користити и за штампање целих електронских интегрисаних кола на текстилу“, рекао је коаутор професор Роман Сордан са Политехничког универзитета у Милану.
„Иако смо демонстрирали веома једноставна интегрисана кола, наш процес је скалабилан и не постоје фундаменталне препреке за технолошки развој носивих електронских уређаја, како у погледу њихове сложености, тако и у погледу перформанси.“
„Штампане компоненте су флексибилне, периве и захтевају малу потрошњу енергије, што су неопходни захтеви за примену у носивој електроници“, рекао је докторант Тијан Кери, први аутор рада.
Рад отвара бројне комерцијалне могућности за дводимензионалне материјалне мастила, од технологије за лично здравље и благостање, до прикупљања и складиштења енергије у носивим уређајима, војне одеће, рачунарства у носивим уређајима и моде.
„Претварање текстилних влакана у функционалне електронске компоненте може отворити потпуно нови скуп примена, од здравствене заштите и благостања до интернета ствари“, рекао је Ториси. „Захваљујући нанотехнологији, у будућности би наша одећа могла да укључи ову електронику засновану на текстилу, као што су дисплеји или сензори, и постане интерактивна.“
Употреба графена и других сродних 2Д материјала (GRM) мастила за креирање електронских компоненти и уређаја интегрисаних у тканине и иновативне текстиле је у центру нових техничких достигнућа у индустрији паметног текстила.
Тимови у Кембриџ Графен центру и Политехничком универзитету у Милану су такође укључени у Графен флагшип, паневропски пројекат који финансира Европска комисија, а посвећен је комерцијалној примени графенских и GRM технологија.
Истраживање је подржано грантовима од стране Графен флагшип програма, Синергијског гранта Европског истраживачког савета, Савета за истраживање инжењерства и физичких наука, Фондације Њутн, Међународне истраживачке стипендије Националне фондације за природне науке Кине и Министарства науке и технологије Кине. Технологију комерцијализује Кембриџ Ентерпрајз, огранак Универзитета за комерцијализацију.
Извор приче: Материјали које је обезбедио Универзитет у Кембриџу . Оригинална прича је лиценцирана под Creative Commons лиценцом .