“通常,导电纳米涂层适用于无机材料,如硅。如果我们能够找到一种方法,将它们应用与纺织品(便宜的、有柔韧性的材料,表面质地变形),这将意味着一个成本效益方法,它是一个改善目前和未来电子设备的框架。“论文的主要作者Jesse Jur说,他是纺织工程、化学和科学助理博士。
所谓的原子层沉积无机材料涂料技术,一般用于太阳能电池、传感器和微电子技术,研究人员设想将这种技术应用于纺织品表面,如梭织棉布和无纺布聚丙烯表面,同样的材料用于重复使用的杂货店袋子。“想象一下,涂层纺织面料,每一根纤维都有着相同的纳米厚涂层,比人的头发还细几千倍,这是原子层沉积技术能做到的,”Jur说。这项研究得到北卡罗来纳州化学与生物分子工程Akcoa教授Gregory Parson的合作,在他的实验室里进行,结果表明,普通纺织材料了用来做复杂的电子设备。
作为他们研究的一部分,研究人员创建了一个程序,量化纺织材料导电涂料的导电性。目前测量传导性的标准使用的是一个四点探针,在两个探头之间放一个电流表,在另外两个探头之间放一个电压表。但是,这些探头太小,不能最精确地测出纺织材料的读数。在论文中,研究人员说,它们使用了新技术,利用较大的探头,可以精确地测量纳米涂层的导电性。这种新系统让研究人员更好地了解,如何让纺织品上的涂层转变为导电设备。
“我们不期待用棉花做复杂的晶体管,但简单的电子装置,可以通过利用纺织材料的轻便柔韧性而受益,“Jur解释说。“像这样的研究具备潜在的健康和检测应用程序,因为我们在一开始可能在实际材料上嵌入布传感器,可以跟踪心率、体温、运动以及更多的实时跟踪。要做到这一点,你必须在整个面料上面贴上电线束,这样使得面料体积大而且穿着不舒服。
在电子世界,理想始终是更小和更轻。如果我们可以改进如何应用和测量纺织品上的导电涂层方法,我们可能移动涂层设备的针,涂层设备具备必不可少的导电性能,还具备天然纺织原料为人类提供的所有好处。
这份论文发表在六月号新型功能材料版。这项研究经费来自美国能源部和非织造布合作研究中心。
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