Camicie elettroniche che mantengono chi lo indossa comodamente caldo o fresco, così come tessuti medici che forniscono farmaci, monitorare le condizioni di una ferita ed eseguire altre attività, potrebbe un giorno essere prodotto in modo più efficiente grazie a un importante progresso dei ricercatori dell'Oregon State University.

La svolta riguarda la stampa a getto d'inchiostro e materiali con una struttura cristallina scoperta quasi due secoli fa. Il risultato è la capacità di applicare circuiti, con precisione e a basse temperature di lavorazione, direttamente sul tessuto, una potenziale soluzione promettente per il compromesso di lunga data tra prestazioni e costi di fabbricazione.

"Molto sforzo è stato dedicato all'integrazione dei sensori, mostra, fonti di alimentazione e circuiti logici in vari tessuti per la creazione di indossabili, tessuti elettronici, " disse Chih-Hung Chang, professore di ingegneria chimica all'Oregon State. "Un ostacolo è che fabbricare dispositivi rigidi su stoffa, che ha una superficie sia porosa che non uniforme, è noioso e costoso, richiedono molto calore ed energia, ed è difficile da scalare. E prima di mettere i dispositivi su qualcosa di solido, e poi mettere quel solido substrato sul tessuto, è anche problematico:limita la flessibilità e la vestibilità del tessuto e può anche richiedere modifiche ingombranti al processo di produzione del tessuto stesso".

Chang e i collaboratori dell'OSU College of Engineering e della Rutgers University hanno affrontato queste sfide creando una stabile, inchiostro stampabile, a base di sali di ioduro metallico binario, che termicamente si trasforma in un composto denso di cesio, stagno e iodio.

Il film risultante di Cs2SnI6 ha una struttura cristallina che lo rende una perovskite.

Le perovskiti affondano le loro radici in una scoperta molto tempo fa di un mineralogista tedesco. Negli Urali nel 1839, Gustav Rose si imbatté in un ossido di calcio e titanio con un'intrigante struttura cristallina e lo chiamò in onore del nobile russo Lev Perovski.

Perovskite ora si riferisce a una gamma di materiali che condividono il reticolo cristallino dell'originale. L'interesse per loro ha iniziato ad accelerare nel 2009 dopo che uno scienziato giapponese, Tsutomu Miyasaka, scoperto che alcune perovskiti sono efficaci assorbitori di luce. I materiali con una struttura perovskite basati su un metallo e un alogeno come lo iodio sono semiconduttori, componenti essenziali della maggior parte dei circuiti elettrici.

Grazie al film di perovskite, Il team di Chang è stato in grado di stampare termistori con coefficiente di temperatura negativo direttamente su tessuto di poliestere a temperature fino a 120 gradi Celsius, appena 20 gradi in più rispetto al punto di ebollizione dell'acqua.

Un termistore è un tipo di componente elettrico noto come resistore, che controlla la quantità di corrente che entra in un circuito. I termistori sono resistori la cui resistenza dipende dalla temperatura, e questa ricerca ha coinvolto coefficiente di temperatura negativo, o NTC, termistori:la loro resistenza diminuisce all'aumentare della temperatura.

"Un cambiamento di resistenza dovuto al calore non è generalmente una buona cosa in un resistore standard, ma l'effetto può essere utile in molti circuiti di rilevamento della temperatura, " Chang ha detto. "I termistori NTC possono essere utilizzati praticamente in qualsiasi tipo di apparecchiatura in cui la temperatura gioca un ruolo. Anche piccoli cambiamenti di temperatura possono causare grandi cambiamenti nella loro resistenza, che li rende ideali per la misurazione e il controllo accurati della temperatura."

La ricerca, che includevano Shujie Li e Alex Kosek dell'OSU College of Engineering e Mohammad Naim Jahangir e Rajiv Malhotra della Rutgers University, dimostra la fabbricazione diretta di termistori NTC ad alte prestazioni su tessuti a metà della temperatura utilizzata dagli attuali produttori all'avanguardia, ha detto Chang.

"Oltre a richiedere più energia, le temperature più elevate creano problemi di compatibilità con molti tessuti, " disse. "La semplicità del nostro inchiostro, la scalabilità del processo e le prestazioni del termistore sono tutte promettenti per il futuro degli e-textile indossabili."

I risultati sono stati pubblicati in Materiali funzionali avanzati .