Новое проводящее волокно на основе хлопка, разработанное для умного текстиля

ПУЛЛМАН, Вашингтон – Однонитевое волокно, разработанное в Университете штата Вашингтон, обладает гибкостью хлопка и электропроводностью полимера, называемого полианилин.

Недавно разработанный материал показал хороший потенциал для носимого электронного текстиля. Исследователи WSU протестировали волокна с помощью системы, питающей светодиодный светильник, и системы, улавливающей газообразный аммиак, подробно описав свои выводы в журнал Углеводные полимеры.

«У нас одно волокно состоит из двух частей: одна часть — это обычный хлопок: гибкая и достаточно прочная для повседневного использования, а другая сторона — проводящий материал», — сказал Хан Лю, исследователь текстиля WSU и автор исследования. «Хлопок может поддерживать проводящий материал, который может выполнять необходимую функцию».

Хотя необходимы дальнейшие разработки, идея состоит в том, чтобы интегрировать подобные волокна в одежду в виде сенсорных патчей с гибкими схемами. Эти нашивки могут быть частью униформы пожарных, солдат или рабочих, работающих с химическими веществами, для обнаружения опасных воздействий. Другие приложения включают мониторинг здоровья или рубашки для тренировок, которые могут больше, чем современные фитнес-мониторы.

«У нас есть некоторые умные носимые устройства, такие как умные часы, которые могут отслеживать ваши движения и жизненные показатели человека, но мы надеемся, что в будущем ваша повседневная одежда также сможет выполнять эти функции», — сказал Лю. «Мода – это не только цвет и стиль, как думают многие: мода – это наука».

В этом исследовании команда WSU работала над решением проблем, связанных со смешиванием проводящего полимера с хлопковой целлюлозой. Полимеры — это вещества с очень большими молекулами, имеющими повторяющийся рисунок. В этом случае исследователи использовали полианилин, также известный как ПАНИ, синтетический полимер с проводящими свойствами, который уже используется в таких областях, как производство печатных плат.

Несмотря на то, что полианилин обладает внутренней проводимостью, он хрупок и сам по себе не может быть использован в качестве волокна для текстиля. Чтобы решить эту проблему, исследователи WSU растворили хлопковую целлюлозу из переработанных футболок в растворе, а проводящий полимер — в другом отдельном растворе. Эти два раствора затем были объединены вместе, и материал был экструдирован, чтобы получить одно волокно.

Результат показал хорошее межфазное соединение, а это означает, что молекулы разных материалов будут оставаться вместе при растяжении и изгибе.

По словам Лю, достижение правильного сочетания хлопковой целлюлозы и полианилина было тонким балансом.

«Мы хотели, чтобы эти два решения работали так, чтобы, когда хлопок и проводящий полимер контактировали друг с другом, они смешивались в определенной степени, образуя своеобразное склеивание, но мы не хотели, чтобы они смешивались слишком сильно, иначе проводимость уменьшится». ,” она сказала.

Среди других авторов WSU, участвовавших в этом исследовании, были первый автор Ванченг Лю, а также Цзихуэй Чжао, Дэн Лян, Вэй-Хун Чжун и Цзиньвэнь Чжан. Это исследование получило поддержку Национального научного фонда и проекта Walmart Foundation.