Un singolo filo di fibra sviluppato presso la Washington State University ha la flessibilità del cotone e la conduttività elettrica di un polimero, chiamato polianilina.
Il materiale appena sviluppato ha mostrato un buon potenziale per i tessuti elettronici indossabili. I ricercatori della WSU hanno testato le fibre con un sistema che alimentava una luce a LED e un altro che rilevava il gas di ammoniaca, descrivendo in dettaglio i loro risultati sulla rivista Carbohydrated Polymers .
"Abbiamo una fibra in due sezioni:una sezione è il cotone convenzionale:flessibile e abbastanza resistente per l'uso quotidiano, e l'altro lato è il materiale conduttivo", ha affermato Hang Liu, ricercatore tessile della WSU e autore corrispondente dello studio. "Il cotone può supportare il materiale conduttivo che può fornire la funzione necessaria."
Anche se sono necessari ulteriori sviluppi, l’idea è quella di integrare fibre come queste nell’abbigliamento come patch sensore con circuiti flessibili. Queste toppe potrebbero far parte delle uniformi dei vigili del fuoco, dei soldati o dei lavoratori che maneggiano sostanze chimiche per rilevare esposizioni pericolose. Altre applicazioni includono il monitoraggio della salute o le magliette da ginnastica che possono fare di più degli attuali monitor per il fitness.
"Abbiamo alcuni dispositivi indossabili intelligenti, come gli orologi intelligenti, in grado di monitorare i movimenti e i segni vitali umani, ma speriamo che in futuro anche i vestiti di tutti i giorni possano svolgere queste funzioni", ha affermato Liu. "La moda non è solo colore e stile, come molti pensano:la moda è scienza."
In questo studio, il team della WSU ha lavorato per superare le sfide legate alla miscelazione del polimero conduttivo con la cellulosa di cotone. I polimeri sono sostanze con molecole molto grandi che hanno schemi ripetitivi. In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato la polianilina, nota anche come PANI, un polimero sintetico con proprietà conduttive già utilizzato in applicazioni come la produzione di circuiti stampati.
Sebbene intrinsecamente conduttiva, la polianilina è fragile e di per sé non può essere trasformata in una fibra per i tessili. Per risolvere questo problema, i ricercatori della WSU hanno sciolto la cellulosa di cotone proveniente dalle magliette riciclate in una soluzione e il polimero conduttivo in un’altra soluzione separata. Queste due soluzioni sono state poi unite fianco a fianco e il materiale è stato estruso per creare un'unica fibra.
Il risultato ha mostrato un buon legame interfacciale, il che significa che le molecole dei diversi materiali sarebbero rimaste insieme attraverso lo stiramento e la flessione.
Raggiungere la giusta miscela all'interfaccia tra cellulosa di cotone e polianilina è stato un equilibrio delicato, ha detto Liu.
"Volevamo che queste due soluzioni funzionassero in modo tale che quando il cotone e il polimero conduttivo entrano in contatto tra loro si mescolino fino a un certo punto formando una specie di colla insieme, ma non volevamo che si mescolassero troppo, altrimenti la conduttività sarebbe stata ridotta ," ha detto.
Altri autori WSU di questo studio includevano il primo autore Wangcheng Liu, nonché Zihui Zhao, Dan Liang, Wei-Hong Zhong e Jinwen Zhang.
Ulteriori informazioni: Wangcheng Liu et al, Un nuovo design strutturale di fibre composite conduttive a base di cellulosa per e-textiles indossabili, Polimeri di carboidrati (2023). DOI:10.1016/j.carbpol.2023.121308
Fornito dalla Washington State University
