Nić, która zamieni nasze ubrania w stacje ładowania. To już działa
Wyobraź sobie sweter, który zasila elektronikę, aby monitorować twoje zdrowie lub ładować telefon komórkowy podczas biegania. Pomysł wydaje się wspaniały, ale są trudności z jego urzeczywistnieniem. Wszystko z powodu z powodu braku materiałów, które zarówno stabilnie przewodzą prąd, jak i są dobrze przystosowane do tekstyliów. Sytuacja ta właśnie się zmieniła.
Naukowcy pod przewodnictwem Uniwersytetu Technologicznego Chalmersa w Szwecji zaprezentowali zwykłą jedwabną nić, pokrytą przewodzącym materiałem z tworzywa sztucznego, która może przekształcić tekstylia w generatory prądu.
No dobrze, ale jak miałoby to działać? W tym momencie do akcji wkracza nauka, która przypomina magię. Tekstylia termoelektryczne zamieniają różnice temperatur, na przykład między naszymi ciałami a otaczającym powietrzem, na potencjał elektryczny.
Technologia ta może być bardzo korzystna w naszym codziennym życiu i w społeczeństwie. Połączone z czujnikiem tekstylia mogą zasilać urządzenia bez potrzeby używania baterii. Czujniki te mogą być używane do monitorowania naszych ruchów lub pomiaru bicia serca.
Ponieważ tekstylia muszą być noszone blisko ciała, materiały w nich użyte muszą spełniać wysokie wymagania dotyczące bezpieczeństwa i elastyczności. Jedwabna nić, którą testowali naukowcy, ma powłokę wykonaną z przewodzącego polimeru. Jest to materiał plastyczny o strukturze chemicznej, która sprawia, że materiał jest przewodzący prąd elektryczny i dobrze dostosowany do tekstyliów.
Używane przez nas polimery są giętkie, lekkie i łatwe w użyciu zarówno w postaci płynnej, jak i stałej. Są również nietoksyczne
- mówi Mariavittoria Craighero, doktorantka na Wydziale Chemii i Inżynierii Chemicznej na Chalmers University of Technology i pierwsza autorka niedawno opublikowanego badania.
Postęp, który nie wymaga metali
Metoda użyta do wytworzenia nici przewodzącej prąd elektryczny jest taka sama, jak ta stosowana w poprzednich badaniach w ramach tego samego projektu badawczego. Wcześniej jednak nić zawierała metale, aby zachować stabilność w kontakcie z powietrzem.
Od tego czasu poczyniono postępy w produkcji nici wyłącznie z polimerów organicznych (na bazie węgla). W bieżącym badaniu naukowcy opracowali nowy rodzaj nici o zwiększonej przewodności elektrycznej i stabilności.
Znaleźliśmy brakujący element układanki, aby stworzyć optymalną nić – rodzaj polimeru, który został niedawno odkryty. Ma on wyjątkową stabilność działania w kontakcie z powietrzem, a jednocześnie bardzo dobrą zdolność przewodzenia prądu. Dzięki zastosowaniu polimerów nie potrzebujemy żadnych metali ziem rzadkich, które są powszechne w elektronice
– mówi Mariavittoria Craighero.
Aby pokazać, jak można wykorzystać nową nić w praktyce, naukowcy wyprodukowali dwa generatory termoelektryczne – guzik przyszyty nicią i kawałek materiału tekstylnego z wszytymi nićmi. Kiedy umieścili tekstylia termoelektryczne między gorącą i zimną powierzchnią, mogli zaobserwować, jak wzrasta napięcie na przyrządzie pomiarowym.
Efekt zależał od różnicy temperatur i ilości materiału przewodzącego w materiale tekstylnym. Na przykład większy kawałek materiału wykazał około 6 miliwoltów przy różnicy temperatur 30 stopni Celsjusza. W połączeniu z przetwornikiem napięcia teoretycznie można by go użyć do ładowania przenośnej elektroniki za pomocą złącza USB. Naukowcy byli również w stanie wykazać, że wydajność nici utrzymuje się przez co najmniej rok. Można ją również prać w pralce.
Po siedmiu praniach nić zachowała dwie trzecie swoich właściwości przewodzących. To bardzo dobry wynik, choć trzeba go znacznie poprawić, zanim będzie można zastosować go komercyjnie
- wyjaśnia Craighero.
Technologia musi wyjść z laboratorium
Tkaniny termoelektrycznej i guzika nie można dziś produkować poza laboratorium. Materiał musi być wykonany i przyszyty ręcznie, co jest czasochłonne. Samo przyszycie go do zaprezentowanej tkaniny wymagało czterech dni robótek ręcznych. Jednak naukowcy widzą, że nowa nić ma duży potencjał i że możliwe byłoby opracowanie zautomatyzowanego procesu i zwiększenie skali.
Wykazaliśmy, że możliwe jest wytwarzanie przewodzących materiałów organicznych, które mogą spełniać funkcje i właściwości wymagane przez te tekstylia. To ważny krok naprzód. Istnieją fantastyczne możliwości w tekstyliach termoelektrycznych, a te badania mogą przynieść społeczeństwu ogromne korzyści
- mówi Christian Müller, profesor na Wydziale Chemii i Inżynierii Chemicznej na Uniwersytecie Technologicznym Chalmersa i kierownik badań.
Więcej o niezwykłych odkryciach naukowców przeczytasz na Spider's Web:
