El hilo de celulosa, que los investigadores presentan en el artículo, es práctico para trabajar y podría usarse para hacer ropa con funciones inteligentes. Usando una máquina de coser doméstica estándar, Los investigadores han cosido el hilo de celulosa eléctricamente conductor en una tela y han logrado producir un textil termoelectrónico. que puede producir una pequeña cantidad de electricidad cuando el tejido se calienta en un lado, por ejemplo, por el calor corporal de una persona, típicamente 0,2 microvatios a una diferencia de temperatura de 37 grados Celsius. Crédito:Anna-Lena Lundqvist / Universidad Tecnológica de Chalmers
Los textiles electrónicos ofrecen nuevas oportunidades revolucionarias en varios campos, en particular la asistencia sanitaria. Pero para ser sostenible necesitan estar hechos de materiales renovables. Un equipo de investigación dirigido por la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, ahora presenta un hilo de celulosa conductora, que ofrece fascinantes y prácticas posibilidades para los textiles electrónicos.
"Miniatura, Los dispositivos electrónicos portátiles a menudo dependen de raros, o en algunos casos tóxico, materiales. También están provocando una acumulación gradual de grandes montañas de desechos electrónicos. Existe una necesidad real de orgánicos, materiales renovables para su uso en textiles electrónicos, "dice Sozan Darabi, estudiante de doctorado en el Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica de Chalmers y el Centro de Ciencias de Wallenberg Wood, y autor principal del artículo científico que se publicó recientemente en Interfaces y materiales aplicados de ASC .
Junto con Anja Lund, investigador en el mismo grupo, Sozan Darabi ha estado trabajando con fibras conductoras de electricidad para textiles electrónicos durante varios años. La atención se centró anteriormente en la seda, pero ahora los descubrimientos se han llevado más allá mediante el uso de celulosa.
Los resultados ahora presentados por los investigadores muestran cómo el hilo de celulosa ofrece un enorme potencial como material para textiles electrónicos y puede usarse de muchas formas diferentes.
Coser los hilos de celulosa eléctricamente conductores en una tela usando una máquina de coser doméstica estándar, los investigadores ahora han logrado producir un tejido termoeléctrico que produce una pequeña cantidad de electricidad cuando se calienta en un lado, por ejemplo, por el calor corporal de una persona. A una diferencia de temperatura de 37 grados Celsius, el textil puede generar alrededor de 0,2 microvatios de electricidad.
"Este hilo de celulosa podría dar lugar a prendas con componentes electrónicos integrados, funciones inteligentes, hecho de no tóxico, materiales renovables y naturales, "dice Sozan Darabi.
El proceso de producción del hilo de celulosa ha sido desarrollado por coautores de la Universidad Aalto en Finlandia. En un proceso posterior, los investigadores de Chalmers hicieron que el hilo fuera conductor teñiéndolo con un material polimérico eléctricamente conductor. Las mediciones de los investigadores muestran que el proceso de teñido le da al hilo de celulosa una conductividad récord, que puede incrementarse aún más mediante la adición de nanocables de plata. En pruebas, la conductividad se mantuvo después de varios lavados.
El hilo oscuro es el hilo de celulosa y el más claro es un hilo plateado disponible comercialmente. ambos son conductores de electricidad. Los investigadores han cosido los dos hilos por separado en la tela, de una forma especial que confiere al tejido sus propiedades termoelectrónicas. Crédito:Anna-Lena Lundqvist / Universidad Tecnológica de Chalmers
Los textiles electrónicos podrían mejorar nuestras vidas de varias maneras. Un área importante es la salud, donde funciones como regular, vigilancia, y medir varias métricas de salud podría ser muy beneficioso.
En la industria textil en general, donde la conversión a materias primas sostenibles es una cuestión vital en curso, Los materiales y fibras naturales se han convertido en una opción cada vez más común para reemplazar a los sintéticos. Los hilos de celulosa conductores de electricidad también podrían desempeñar un papel importante aquí, dicen los investigadores.
"La celulosa es un material fantástico que se puede extraer y reciclar de forma sostenible, y veremos que se utiliza cada vez más en el futuro. Y cuando los productos están hechos de material uniforme, o la menor cantidad de materiales posible, el proceso de reciclaje se vuelve mucho más fácil y eficaz. Esta es otra perspectiva desde la que el hilo de celulosa es muy prometedor para el desarrollo de e-textiles, "dice Christian Müller, líder de investigación del estudio y profesor del Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica de Chalmers.
Este trabajo del equipo de investigación de Chalmers se realiza dentro del centro de investigación nacional Wallenberg Wood Science Center, en cooperación con colegas en Suecia, Finlandia y Corea del Sur.
Más sobre:Desarrollo de experiencia en fibras conductoras
Tanto Sozan Darabi como Christian Müller creen que la investigación ha dado como resultado mucho más que la última publicación científica. Sozan Darabi ha pasado de ser un estudiante a convertirse en un experto en materiales de fibra eléctricamente conductora, algo que Christian Müller considera muy gratificante, y una gran fortaleza para su equipo de investigación.
A través del centro nacional de investigación sueco Wallenberg Wood Science Center, un grupo del Real Instituto de Tecnología de Estocolmo (KTH) también participó en la investigación y publicación del estudio. Los investigadores de KTH se centran en los aspectos electroquímicos de las fibras. Junto con este grupo de KTH, El equipo de investigación de Chalmers ahora está planificando formas de llevar las ideas al siguiente nivel.
El hilo de celulosa es un material eléctricamente conductor renovable y no tóxico para textiles electrónicos que se puede coser en una máquina de coser doméstica común. Tiene una conductividad récord para el hilo de celulosa y puede soportar al menos cinco lavados sin perder su conductividad. Crédito:Anna-Lena Lundqvist / Universidad Tecnológica de Chalmers
Más sobre:El hilo de celulosa
El hilo conductor de electricidad se produce en un proceso de recubrimiento de "capa sobre capa" con una tinta basada en el complejo de polielectrolito de polímero biocompatible poli (3, 4-etilendioxitiofeno):poli (estireno sulfonato) (PEDOT:PSS). El hilo e-textil desarrollado por los investigadores mide una conductividad récord para el hilo de celulosa en relación con un volumen de 36 S / cm-, que se puede aumentar a 181 S / cm agregando nanocables de plata. El hilo recubierto con PEDOT:PSS puede soportar al menos cinco lavados a máquina sin perder su conductividad. Al integrar el hilo de celulosa en un transistor electroquímico, los investigadores también han podido demostrar su función electroquímica.
Más sobre:Textiles de la naturaleza e interés de la industria de la moda
A lo largo de la historia de la humanidad, los textiles se han fabricado con fibras naturales y celulosa. Pero desde mediados del siglo XX, las fibras sintéticas se han vuelto más comunes en nuestra ropa, particularmente en la industria de la moda. Con un mayor enfoque y conciencia ahora sobre alternativas sostenibles, El interés por las fibras naturales y los textiles está regresando y creciendo. Las grandes cadenas suecas como H&M y Lindex se han fijado metas elevadas para aumentar la proporción de prendas producidas a partir de materiales más sostenibles.
La fibra de celulosa que han utilizado los investigadores es del tipo Ioncell, desarrollado por el grupo finlandés, dirigido por el profesor y coautor Herbert Sixta.
