Un nuovo "feltro" conduttivo trasporta elettricità anche se attorcigliato, piegato e allungato. Credito:Matteo Catenacci
La potenza di rilevamento dell'esercizio di un Fitbit potrebbe presto saltare dal polso ai vestiti.
I ricercatori stanno cercando di incorporare dispositivi elettronici come fitness tracker e monitor per la salute nelle nostre magliette, cappelli, e scarpe. Ma nessuno vuole che fili di rame rigidi o transistor al silicio deformino i loro vestiti o si infilzino nella loro pelle.
Gli scienziati del laboratorio di Benjamin Wiley alla Duke hanno creato un nuovo "feltro" conduttivo che può essere facilmente modellato sui tessuti per creare fili flessibili. Il feltro, composto da nanofili di rame argentati e gomma siliconica, trasporta l'elettricità anche quando piegato, allungato e contorto, ancora e ancora.
"Volevamo creare un cablaggio estensibile sul corpo, " disse Matteo Catenacci, uno studente laureato nel gruppo di Wiley.
Per creare un filo flessibile, il team prima succhia una soluzione di nanofili di rame e acqua attraverso uno stencil, creando una pila di nanofili intrecciati nella forma desiderata. Il materiale è simile alle fibre intrecciate che compongono il feltro di tessuto, ma su una scala molto più piccola, disse Wiley, professore associato di chimica alla Duke.
"Il modo in cui penso ai fili sono come piccoli bastoncini di spaghetti crudi, " disse Wiley. "L'acqua passa attraverso, e poi ti ritrovi con questo mucchio di bastoncini con un'elevata porosità."
Il feltro conduttivo è costituito da pile di nanotubi di rame rivestiti in argento intrecciati riempiti con una gomma siliconica estensibile (a sinistra). Quando allungato, il feltro in gomma più flessibile è più resistente a piccoli strappi e buchi rispetto ai feltri in gomma più rigida (al centro). Queste lacrime possono essere viste in piccole cavità nel feltro (a destra). Credito:Matteo Catenacci
I nanofili intrecciati vengono riscaldati a 300 F per fondere i contatti insieme, e quindi viene aggiunta gomma siliconica per riempire gli spazi tra i fili.
Per mostrare la flessibilità del loro nuovo materiale, Catenacci ha modellato il feltro del nanofilo in una varietà di ondulazioni, modelli serpeggianti. Allungare e torcere i fili fino a 300 volte non ha degradato la conduttività.
"Su una scala più grande potresti prendere una maglietta intera, mettilo sopra un filtro sottovuoto, e con uno stencil puoi creare qualsiasi schema di filo che desideri, — disse Catenacci. — Dopo aver aggiunto il silicio, quindi avrai solo una pezza di tessuto che è in grado di allungarsi."
Il materiale mantiene la sua conduttività quando viene attorcigliato e allungato. Credito:Matteo Catenacci
Il loro feltro non è il primo materiale conduttivo che mostra l'agilità di una ginnasta. Anche i fili flessibili realizzati con microscaglie d'argento mostrano questo insieme unico di proprietà. Ma il nuovo materiale ha finora le migliori prestazioni di qualsiasi altro materiale, e ad un costo molto inferiore.
"Questo materiale mantiene la sua conduttività dopo l'allungamento meglio di qualsiasi altro materiale con una conduttività iniziale così elevata. Questo è ciò che lo separa, " ha detto Wiley.
