Camisetas eletrônicas que mantêm o usuário confortavelmente aquecido ou fresco, bem como tecidos médicos que entregam medicamentos, monitorar a condição de uma ferida e realizar outras tarefas, pode um dia ser fabricado com mais eficiência graças a um avanço importante dos pesquisadores da Oregon State University.

O avanço envolve a impressão a jato de tinta e materiais com estrutura de cristal descobertos há quase dois séculos. O resultado é a capacidade de aplicar circuitos, com precisão e em baixas temperaturas de processamento, diretamente no tecido - uma solução potencial promissora para o equilíbrio de longa data entre desempenho e custos de fabricação.

"Muito esforço foi feito para integrar sensores, monitores, fontes de energia e circuitos lógicos em vários tecidos para a criação de vestíveis, têxteis eletrônicos, "disse Chih-Hung Chang, professor de engenharia química no estado de Oregon. "Um obstáculo é que fabricar dispositivos rígidos em tecido, que tem uma superfície porosa e não uniforme, é tedioso e caro, exigindo muito calor e energia, e é difícil de aumentar. E primeiro colocar os dispositivos em algo sólido, e, em seguida, colocar esse substrato sólido no tecido, também é problemático - limita a flexibilidade e a capacidade de uso do tecido e também pode exigir mudanças complicadas no próprio processo de fabricação do tecido. "

Chang e os colaboradores da Faculdade de Engenharia da OSU e da Rutgers University enfrentaram esses desafios criando um estábulo, tinta para impressão, com base em sais de iodeto de metal binários, que se transforma termicamente em um composto denso de césio, estanho e iodo.

O filme resultante de Cs2SnI6 tem uma estrutura cristalina que o torna uma perovskita.

As perovskitas têm suas raízes em uma descoberta feita há muito tempo por um mineralogista alemão. Nos Montes Urais em 1839, Gustav Rose encontrou um óxido de cálcio e titânio com uma intrigante estrutura de cristal e nomeou-o em homenagem ao nobre russo Lev Perovski.

Perovskita agora se refere a uma variedade de materiais que compartilham a estrutura de cristal do original. O interesse por eles começou a acelerar em 2009 depois que um cientista japonês, Tsutomu Miyasaka, descobriram que algumas perovskitas são absorvedores eficazes de luz. Os materiais com uma estrutura perovskita que são baseados em um metal e um halogênio como o iodo são semicondutores, componentes essenciais da maioria dos circuitos elétricos.

Graças ao filme perovskite, A equipe de Chang conseguiu imprimir termistores com coeficiente de temperatura negativo diretamente no tecido de poliéster em temperaturas de até 120 graus Celsius - apenas 20 graus acima do ponto de ebulição da água.

Um termistor é um tipo de componente elétrico conhecido como resistor, que controla a quantidade de corrente que entra em um circuito. Termistores são resistores cuja resistência depende da temperatura, e esta pesquisa envolveu coeficiente de temperatura negativo, ou NTC, termistores - sua resistência diminui à medida que a temperatura aumenta.

"Uma mudança na resistência devido ao calor geralmente não é uma coisa boa em um resistor padrão, mas o efeito pode ser útil em muitos circuitos de detecção de temperatura, "Disse Chang." Os termistores NTC podem ser usados ​​em praticamente qualquer tipo de equipamento onde a temperatura desempenhe um papel. Mesmo pequenas mudanças de temperatura podem causar grandes mudanças em sua resistência, o que os torna ideais para medição e controle de temperatura precisos. "

A pesquisa, que incluiu Shujie Li e Alex Kosek do OSU College of Engineering e Mohammad Naim Jahangir e Rajiv Malhotra da Rutgers University, demonstra a fabricação direta de termistores NTC de alto desempenho em tecidos à metade da temperatura usada pelos atuais fabricantes de última geração, Disse Chang.

“Além de exigir mais energia, as temperaturas mais altas criam problemas de compatibilidade com muitos tecidos, "disse ele." A simplicidade da nossa tinta, a escalabilidade do processo e o desempenho do termistor são promissores para o futuro dos e-têxteis vestíveis. "

As descobertas foram publicadas em Materiais Funcionais Avançados .