导电纱;透明导电薄膜;可伸缩的传感器。
导电纱线
德雷塞尔大学的研究人员创造了一个电导电涂层的纱经受穿着,洗涤和工业纺织品制造业。
而不是使用金属纤维,涂层是由不同大小的薄片的MXene二维材料,应用于纤维素纤维纱线进行标准。碳化钛MXene可以生产不同大小的片;创建表现最好的导电纱线,个别纤维渗透小片在整个纱线链通过浸涂涂上更大的雪花,一个标准的染色方法。该团队使用棉、竹和亚麻纱线,然后用于工业针织机。
“一些最大的挑战在我们的领域发展创新功能纱线规模足够健壮,可以被集成到纺织生产过程和承受洗,”戴恩吉纳维芙说,副教授Westphal德雷克塞尔。媒体艺术与设计学院“我们相信,展示任何新的导电纱线的可制造性在实验阶段是至关重要的。高导电性和电化学性能是重要的,但也是导电纱线,可以由一个简单的和可扩展的过程,适合纺织品一体化的机械性能。都必须考虑成功开发的新一代设备,可以像日常一样穿衣服。”
MXene-coated纱线测试通过使用他们在三种常见模式针织纺织品——汗布,一半计和联锁,以确定最优配置与导电纱线编织。(来源:德雷克塞尔大学)
每种类型的纱线编织成三个不同的面料色板使用三种不同的针法,汗布,一半计和联锁,以确保他们是耐用,足以在任何纺织从紧密针织毛衣松散的围巾。纱是用于创建触摸感应纺织品,没有看到性能下降甚至扭曲后,弯曲,和几十个清洗周期。
“研究人员探索添加石墨烯和碳纳米管涂层纱,我们组也看着大量的碳涂层在过去,”尤里·Gogotsi说,著名的大学和巴赫德雷克塞尔大学的工程学教授。“但实现导电率的水平,我们将演示MXenes直到现在已不可能。接近银nanowire-coated纱线的导电性,但在纺织工业中使用银是极其有限的由于它的解散和对环境的有害影响。此外,MXenes可以用来增加电能的存储功能,传感、电磁干扰屏蔽纺织品和许多其他有用的属性。”
团队将继续致力于导电纱线,包括优化涂层工艺和纺织品制造商合作。“这个MXene纱,所以许多应用程序是可能的,”Gogotsi说。“你可以考虑做汽车座椅与它的汽车知道尺寸和重量客运优化安全设置;纺织品压力传感器可以在体育服装监控性能,或编织进地毯帮助连接房子辨别有多少人——你的想象力是有限的。”
透明导电薄膜
阿尔托大学的科学家和维也纳大学的石墨烯和碳纳米管结合创造一个提高透明导电薄膜。透明导电薄膜(tcf)是用于触摸屏、有机发光二极管、太阳能电池。工作正在进行中,以取代目前使用的金属氧化物薄膜新材料。
结合碳纳米管和石墨烯薄膜的导电性提高超出当单独使用每个组件的结构。研究人员利用这一过程被称为热泳沉积纳米管在预制石墨烯电极。混合电影的导率大致预测的两倍。
一段时间,但发展中技术团队已经在工作地方和清洁密密麻麻随机在石墨烯纳米管网络。“这是另一个应用程序的技术我们已经发展在过去的几十年。简而言之,这项工作是关于两种材料放在一起,没有溶剂,“说Esko Kauppinen,阿尔托教授。
在测试中,强烈的石墨烯电子相互作用增强的流动电子在纳米管通过鼓励charge-tunneling之间。该团队使用扫描透射电子显微镜观察单个原子的材料在规模,,发现石墨烯和碳纳米管之间的范德华相互作用是强大到足以崩溃的圆形纳米管捆成平坦的丝带。
“这确实是一个巧妙的方法。纳米材料的电荷传输任何外部因素非常敏感。什么是你真正想要的,以避免不必要的处理步骤,如果你的目标是使理想的导电薄膜,”季Mustonen说,维也纳集团的首席科学家。“这实际上非常引人注目。我们当然知道互动是相当强劲。例如,认为石墨;它只是一个大量的石墨烯层结合在一起的机制是一样的。但我们没有预料,它有一种很强烈的对电导率的影响。”
可伸缩的传感器
厄巴纳伊利诺斯州大学的研究人员运用剪纸艺术技巧可穿戴的石墨烯传感器更灵活的应变和宽容。
折纸剪纸艺术是相似的,但涉及到切割以及折叠。“达到最好的感知结果,你不想让你的运动产生额外的信号输出,“SungWoo南说,伊利诺斯州机械科学与工程副教授。“我们用剪纸艺术削减提供材料的拉伸性超越正常的可变形性。这种设计非常有效的解耦运动工件所需的信号。”
创建一个在线开发设计的关键软件平台模拟和分析剪纸艺术结构和变形,不同的材料是如何表现的。石墨烯被选中,是因为它已经能够承受明显的变形。石墨烯的层封装两个聚酰亚胺层之前削减。
“因为石墨烯是敏感的外部变化,然而也灵活的半金属导体,人们创建传感器很感兴趣,”南说。“这对检测灵敏度非常适合你周围是什么,如葡萄糖或离子水平汗水。”
主动传感元件被放在一个“岛”两个剪纸艺术石墨烯制成的“桥梁”。而石墨烯没有失去任何电信号尽管弯曲和倾斜,它仍然将负载从拉伸应变,使主动传感元件保持连接到表面。
随着增加延性,剪纸艺术架构使得石墨烯传感器strain-insensitive工件和自由运动,这意味着即使是畸形的,没有改变电气状态。研究小组表示,他们发现,石墨烯电极表现出strain-insensitivity单轴应变240%,或720度扭转。“有趣的是剪纸艺术是当你拉伸,你创建一个平面倾斜,“南说。“那是怎么可以如此大的变形结构。”
第二个版本的小组正致力于改进和思考设计可能扩展到其他自动薄材料,如tmd。
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