Una sola hebra de fibra desarrollada en la Universidad Estatal de Washington tiene la flexibilidad del algodón y la conductividad eléctrica de un polímero, llamado polianilina.
El material recientemente desarrollado mostró un buen potencial para los textiles electrónicos portátiles. Los investigadores de WSU probaron las fibras con un sistema que alimentaba una luz LED y otro que detectaba gas amoníaco, detallando sus hallazgos en la revista Carbohidratos Polímeros. .
"Tenemos una fibra en dos secciones:una sección es el algodón convencional:lo suficientemente flexible y fuerte para el uso diario, y el otro lado es el material conductor", dijo Hang Liu, investigador textil de WSU y autor correspondiente del estudio. "El algodón puede soportar el material conductor que puede proporcionar la función necesaria."
Si bien se necesita más desarrollo, la idea es integrar fibras como estas en la ropa como parches sensores con circuitos flexibles. Estos parches podrían formar parte de uniformes de bomberos, soldados o trabajadores que manipulan productos químicos para detectar exposiciones peligrosas. Otras aplicaciones incluyen monitorización de la salud o camisetas de ejercicio que pueden hacer más que los monitores de actividad física actuales.
"Tenemos algunos dispositivos portátiles inteligentes, como relojes inteligentes, que pueden rastrear su movimiento y los signos vitales humanos, pero esperamos que en el futuro su ropa cotidiana también pueda realizar estas funciones", dijo Liu. "La moda no es sólo color y estilo, como mucha gente piensa:la moda es ciencia."
En este estudio, el equipo de WSU trabajó para superar los desafíos de mezclar el polímero conductor con celulosa de algodón. Los polímeros son sustancias con moléculas muy grandes que tienen patrones repetidos. En este caso, los investigadores utilizaron polianilina, también conocida como PANI, un polímero sintético con propiedades conductoras que ya se utiliza en aplicaciones como la fabricación de placas de circuito impreso.
Si bien es intrínsecamente conductora, la polianilina es frágil y por sí sola no puede convertirse en una fibra para textiles. Para resolver esto, los investigadores de WSU disolvieron celulosa de algodón de camisetas recicladas en una solución y el polímero conductor en otra solución separada. Luego, estas dos soluciones se fusionaron una al lado de la otra y el material se extruyó para formar una fibra.
El resultado mostró una buena unión interfacial, lo que significa que las moléculas de los diferentes materiales permanecerían juntas al estirarse y doblarse.
Lograr la mezcla adecuada en la interfaz de celulosa de algodón y polianilina fue un equilibrio delicado, afirmó Liu.
"Queríamos que estas dos soluciones funcionaran de manera que cuando el algodón y el polímero conductor entraran en contacto, se mezclaran hasta cierto punto para formar una especie de pegamento, pero no queríamos que se mezclaran demasiado, de lo contrario la conductividad se reduciría. ", dijo.
Otros autores de WSU en este estudio incluyeron al primer autor Wangcheng Liu, así como a Zihui Zhao, Dan Liang, Wei-Hong Zhong y Jinwen Zhang.
Más información: Wangcheng Liu et al, Un novedoso diseño estructural de fibras compuestas conductoras a base de celulosa para textiles electrónicos portátiles, Polímeros de carbohidratos (2023). DOI:10.1016/j.carbpol.2023.121308
Proporcionado por la Universidad Estatal de Washington
