Innovative leitfähige Baumwollfaser: Eine Revolution in Mode und Technologie

von Mateo Gonzalez
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Conductive Cotton Fiber

Innovative leitfähige Baumwollfaser: Eine Revolution in Mode und Technologie

In einer bahnbrechenden Entwicklung haben Wissenschaftler eine einzigartige Faser geschaffen, die die Geschmeidigkeit von Baumwolle mit der elektrischen Leitfähigkeit von Polyanilin, einer Art Polymer, vereint. Dieser Durchbruch, der in der Fachzeitschrift „Carbohydrate Polymers“ vorgestellt wurde, ist vielversprechend für die Zukunft tragbarer elektronischer Textilien mit potenziellen Einsatzmöglichkeiten bei der Gesundheitsüberwachung und der Erkennung der Exposition gegenüber gefährlichen Substanzen. Das Konzept stammt von SciTechPost.com.

Die Washington State University stand an der Spitze dieser Innovation und produzierte eine Faser, die die Weichheit und Anpassungsfähigkeit von Baumwolle mit den elektrischen Eigenschaften von Polyanilin kombiniert.

Das kürzlich an der Washington State University entwickelte Material ist vielversprechend für den Einsatz in elektronischen Textilien (E-Textilien). Das Forschungsteam demonstrierte seine Funktionalität, indem es eine LED mit Strom versorgte und Ammoniakgas detektierte. Über diese Ergebnisse wird ausführlich in „Carbohydrate Polymers“ berichtet.

Eine mikroskopische Untersuchung der neuartigen Fasern offenbart eine charakteristische Zusammensetzung, bei der ein Teil aus herkömmlicher Baumwolle besteht und der andere mit dem elektrisch leitfähigen Polyanilin-Polymer versetzt ist. Dieses Bild wurde mit freundlicher Genehmigung der Washington State University zur Verfügung gestellt.

Hang Liu, Textilforscher an der WSU und Hauptautor der Studie, erklärt die Doppelnatur der Faser: Ein Teil besteht aus traditioneller, widerstandsfähiger Baumwolle, die sich für den Alltag eignet, und der andere Teil ist das leitfähige Segment, das die erforderliche elektronische Funktionalität bietet.

Horizonte in der Wearable-Technologie erweitern

Die potenziellen Anwendungen solcher Fasern in der tragbaren Technologie sind enorm. Während weitere Entwicklungen erforderlich sind, besteht das Ziel darin, diese Fasern als Sensorpflaster oder flexible Schaltkreise in Kleidung zu integrieren. Diese könnten integraler Bestandteil der Uniformen von Feuerwehrleuten, Militärangehörigen oder Chemiearbeitern sein und die Erkennung gefährlicher Substanzen ermöglichen. Weitere Einsatzmöglichkeiten könnten Gesundheitsüberwachung oder fortschrittliche Fitnessbekleidung sein, die über die Möglichkeiten aktueller Fitness-Tracker hinausgehen.

Liu stellt sich eine Zukunft vor, in der Alltagskleidung, nicht nur Smartwatches, Bewegungen und Vitalfunktionen verfolgen kann. Er betont, dass Mode mehr als nur Ästhetik umfasst; es geht auch um Wissenschaft.

Technische Herausforderungen meistern

Das WSU-Team stand vor großen Herausforderungen beim Mischen des leitfähigen Polymers Polyanilin (PANI) mit Baumwollzellulose. PANI ist ein großmolekulares Polymer, das für seine Leitfähigkeit bekannt ist und in Anwendungen wie der Leiterplattenherstellung eingesetzt wird.

PANI ist von Natur aus spröde und für Textilfasern allein ungeeignet. Die Lösung der WSU-Forscher bestand darin, Baumwollzellulose aus recycelten T-Shirts und PANI in getrennten Lösungen aufzulösen und diese dann zu einer einzigen Faser zu kombinieren.

Die resultierende Faser zeigte eine starke Grenzflächenbindung und hielt den Zusammenhalt auch bei verschiedenen physikalischen Belastungen aufrecht.

Der Prozess beinhaltete ein empfindliches Gleichgewicht beim Mischen von Baumwollzellulose und PANI, um eine ausreichende Bindung ohne Beeinträchtigung der Leitfähigkeit sicherzustellen, wie Liu erklärte.

Kooperationsbemühungen und Studiendetails

Diese Forschung war eine Gemeinschaftsarbeit, an der Wangcheng Liu, Zihui Zhao, Dan Liang, Wei-Hong Zhong und Jinwen Zhang von der WSU beteiligt waren. Die Studie mit dem Titel „A Novel Structural Design of Cellulose-based Conductive Composite Fibers for Wearable E-Textiles“ wurde am 18. August 2023 in Carbohydrate Polymers veröffentlicht und ist über DOI: 10.1016/j.carbpol.2023.121308 zugänglich. Das Projekt wurde von der National Science Foundation und dem Walmart Foundation Project gefördert.

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