In un nuovo studio, I ricercatori della North Carolina State University hanno dimostrato di poter stampare strati di inchiostro elettricamente conduttivo su tessuto in poliestere per creare un e-textile che potrebbe essere utilizzato nella progettazione di futuri dispositivi indossabili.

Poiché il metodo di stampa può essere completato a temperatura ambiente e in condizioni atmosferiche normali, i ricercatori ritengono che la stampa a getto d'inchiostro potrebbe offrire un metodo più semplice ed efficace per la produzione di tessuti elettronici, noto anche come e-textile. Inoltre, i ricercatori hanno affermato che i risultati suggeriscono che potrebbero estendere le tecniche comuni nell'industria elettronica flessibile alla produzione tessile. Hanno riportato le loro scoperte sulla rivista Materiali e interfacce applicati ACS .

"La stampa a getto d'inchiostro è una nuova tecnologia in rapido progresso che viene utilizzata nell'elettronica flessibile per realizzare pellicole utilizzate nei display dei cellulari e in altri dispositivi, " ha detto l'autore corrispondente dello studio Jesse S. Jur, professore di ingegneria tessile, chimica e scienza alla NC State. "Pensiamo che questo metodo di stampa, che utilizza materiali e processi comuni sia nell'industria elettronica che in quella tessile, mostra anche la promessa di realizzare e-textiles per dispositivi indossabili".

Nello studio, i ricercatori hanno descritto come hanno utilizzato una stampante a getto d'inchiostro FUJIFILM Dimatix per creare un materiale e-textile durevole e flessibile, cosa hanno fatto per creare in modo affidabile l'e-textile, e le sue proprietà. Parte della loro sfida era trovare la giusta composizione dei materiali in modo che l'inchiostro liquido non filtrasse attraverso la superficie porosa dei materiali tessili e perdesse la sua capacità di condurre elettricità.

"La stampa di e-textile è stata una grande sfida per l'industria dell'e-textile, " ha detto il primo autore dello studio Inhwan Kim, un ex studente laureato alla NC State. "Volevamo costruire una struttura strato per strato, che non è stato fatto su uno strato tessile con stampa a getto d'inchiostro. È stata una grande lotta per noi trovare la giusta composizione del materiale".

Hanno creato l'e-textile stampando strati di inchiostro d'argento elettricamente conduttivo come un sandwich attorno a strati di due materiali liquidi, che fungevano da isolanti. Hanno stampato quegli strati sandwich su un tessuto di poliestere intrecciato. Dopo aver stampato gli strati di inchiostro d'argento e materiali isolanti, fatti di uretano-acrilato, e poli(4-vinilfenolo):hanno monitorato la superficie del materiale utilizzando un microscopio. Hanno scoperto che le proprietà chimiche dei materiali isolanti, oltre che dei filati tessili, erano importanti per mantenere la capacità dell'inchiostro d'argento liquido di condurre l'elettricità, e impedire che penetri attraverso il tessuto poroso.

"Volevamo uno strato isolante robusto nel mezzo, ma volevamo mantenerlo il più sottile possibile per avere l'intera struttura sottile, e avere le prestazioni elettriche più elevate possibile, " Kim ha detto. "Inoltre, se sono troppo ingombranti, la gente non vorrà indossarli."

I ricercatori hanno valutato le prestazioni elettriche dell'e-textile dopo aver piegato il materiale più volte. Hanno testato più di 100 cicli di piegatura, trovare l'e-textile non ha perso le sue prestazioni elettriche. Nel lavoro futuro, vogliono migliorare le prestazioni elettriche dei materiali rispetto agli e-textile creati con metodi che richiedono strutture e condizioni atmosferiche speciali, oltre ad aumentare la traspirabilità del materiale.

Infine, vogliono utilizzare il metodo di stampa per creare un e-textile che potrebbe essere utilizzato nell'elettronica indossabile come dispositivi biomedici in grado di monitorare la frequenza cardiaca, o utilizzato come batteria per immagazzinare energia per dispositivi elettronici.

"Siamo stati in grado di rivestire l'inchiostro sul tessuto in un materiale multistrato che è sia resistente che flessibile, " Kim ha detto. "La bellezza di questo è, abbiamo fatto tutto con una stampante a getto d'inchiostro, non abbiamo utilizzato alcuna laminazione o altre metodologie."

Lo studio, "Microstructures in All-Inkjet Printed Textile Capacitors with Bilayer Interfaces of Polymer Dielectrics and Metal-Organic Decomposition Silver Electrodes" was published online in Materiali e interfacce applicati ACS .