Araştırmacılar yıkanabilir, esneyebilir ve nefes alabilir elektronik devreleri kumaşa başarılı bir şekilde dahil ederek akıllı tekstiller ve giyilebilir elektronikler için yeni olanaklar yarattı.
Devreler ucuz, güvenli ve çevre dostu mürekkeplerle yapılmış ve geleneksel mürekkep püskürtmeli baskı teknikleri kullanılarak basılmıştır.
Cambridge Üniversitesi’nden araştırmacılar, İtalya ve Çin’deki meslektaşlarıyla birlikte çalışarak, karbonun iki boyutlu bir formu olan grafenin, giyilmesi rahat olan ve tipik bir çamaşır makinesinde 20 döngüye kadar dayanabilen entegre elektronik devreler üretmek için doğrudan kumaşa nasıl basılabileceğini gösterdiler.
Yeni tekstil elektronik cihazları, grafen ve diğer iki boyutlu malzemelere dayalı mürekkeplerin düşük maliyetli, sürdürülebilir ve ölçeklenebilir inkjet baskısına dayanıyor ve standart işleme teknikleriyle üretiliyor. Sonuçlar Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Basılı elektronikler için grafen mürekkeplerin formülasyonuna ilişkin daha önceki çalışmalara dayanan ekip, doğrudan polyester kumaş üzerine basılan düşük kaynama noktalı mürekkepler tasarladı. Ayrıca, kumaşın pürüzlülüğünü değiştirmenin basılı cihazların performansını artırdığını buldular.
Bu sürecin çok yönlülüğü, araştırmacıların yalnızca tek transistörler değil, aktif ve pasif bileşenleri birleştiren tümüyle basılmış entegre elektronik devreler tasarlamasına olanak sağladı.
Şu anda mevcut olan giyilebilir elektronik cihazların çoğu plastik, kauçuk veya tekstil üzerine monte edilmiş sert elektronik bileşenlere dayanmaktadır. Bunlar birçok durumda ciltle sınırlı uyumluluk sunmakta, yıkandıklarında hasar görmekte ve nefes alamadıkları için giyilmeleri rahatsız olmaktadır.
Makalenin kıdemli yazarı Cambridge Grafen Merkezi’nden Dr. Felice Torrisi, “Basılı elektronikler için kullanılan diğer mürekkepler normalde toksik çözücüler gerektirir ve giyilmeye uygun değildir; oysa bizim mürekkeplerimiz hem ucuz, hem güvenli hem de çevre dostudur ve kumaş üzerine farklı iki boyutlu malzemeler basarak elektronik devreler oluşturmak için birleştirilebilir” dedi.
Politecnico di Milano’dan ortak yazar Profesör Roman Sordan, “Dijital tekstil baskısı, tekstil üzerine basit renklendiricileri basmak için onlarca yıldır kullanılıyor, ancak elde ettiğimiz sonuç, bu teknolojinin tüm elektronik entegre devreleri tekstil üzerine basmak için de kullanılabileceğini ilk kez gösteriyor” dedi.
“Çok basit entegre devreler göstermiş olsak da, sürecimiz ölçeklendirilebilir ve hem karmaşıklıkları hem de performansları açısından giyilebilir elektronik cihazların teknolojik gelişiminin önünde temel bir engel yok.”
Makalenin ilk yazarı olan doktora öğrencisi Tian Carey, “Basılı bileşenler esnektir, yıkanabilir ve düşük güç gerektirir, bu da giyilebilir elektronik uygulamaları için temel gerekliliklerdir” dedi.
Bu çalışma, iki boyutlu malzeme mürekkepleri için kişisel sağlık ve esenlik teknolojisinden giyilebilir enerji toplama ve depolamaya, askeri giysilere, giyilebilir bilgi işlem ve modaya kadar uzanan bir dizi ticari fırsat sunuyor.
Torrisi, “Tekstil liflerini işlevsel elektronik bileşenlere dönüştürmek, sağlık ve esenlikten Nesnelerin İnternetine kadar tamamen yeni bir dizi uygulamaya kapı açabilir” dedi. “Nanoteknoloji sayesinde, gelecekte giysilerimiz ekranlar veya sensörler gibi bu tekstil tabanlı elektronikleri içerebilir ve etkileşimli hale gelebilir.”
Kumaşlara ve yenilikçi tekstillere entegre edilmiş elektronik bileşenler ve cihazlar oluşturmak için grafen ve diğer ilgili 2D malzeme (GRM) mürekkeplerinin kullanımı, akıllı tekstil endüstrisindeki yeni teknik ilerlemelerin merkezinde yer alıyor.
Cambridge Grafen Merkezi ve Politecnico di Milano’daki ekipler, grafen ve GRM teknolojilerini ticari uygulamalara taşımaya adanmış, Avrupa Komisyonu tarafından finanse edilen bir pan-Avrupa projesi olan Grafen Amiral Gemisi’nde de yer almaktadır.
Araştırma, Grafen Amiral Gemisi, Avrupa Araştırma Konseyi Sinerji Hibesi, Mühendislik ve Fiziksel Bilimler Araştırma Konseyi, Newton Trust, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Uluslararası Araştırma Bursu ve Çin Bilim ve Teknoloji Bakanlığı’ndan alınan hibelerle desteklendi. Teknoloji, Üniversitenin ticarileştirme kolu olan Cambridge Enterprise tarafından ticarileştirilmektedir.
Hikaye Kaynağı: Tarafından sağlanan malzemeler Cambridge Üniversitesi. Orijinal hikaye Creative Commons Lisansı altında lisanslanmıştır.