Nova fibra condutora à base de algodão desenvolvida para têxteis inteligentes
Uma imagem microscópica das fibras recém-desenvolvidas mostrando sua mistura lado a lado, onde um lado é algodão e o outro contém o polímero polianalino que pode transportar corrente elétrica. Crédito:Universidade Estadual de Washington Um único fio de fibra desenvolvido na Washington State University tem a flexibilidade do algodão e a condutividade elétrica de um polímero, chamado polianilina.
O material recém-desenvolvido mostrou bom potencial para têxteis eletrônicos vestíveis. Os pesquisadores da WSU testaram as fibras com um sistema que alimentava uma luz LED e outro que detectava gás amônia, detalhando suas descobertas na revista Carbohydrate Polymers. .
“Temos uma fibra em duas seções:uma seção é o algodão convencional:flexível e forte o suficiente para o uso diário, e o outro lado é o material condutor”, disse Hang Liu, pesquisador têxtil da WSU e autor correspondente do estudo. "O algodão pode suportar o material condutor que pode fornecer a função necessária."
Embora seja necessário mais desenvolvimento, a ideia é integrar fibras como essas em vestuário como patches de sensores com circuitos flexíveis. Esses adesivos podem fazer parte dos uniformes dos bombeiros, soldados ou trabalhadores que manuseiam produtos químicos para detectar exposições perigosas. Outras aplicações incluem monitoramento de saúde ou camisas de exercícios que podem fazer mais do que os monitores de condicionamento físico atuais.
“Temos alguns wearables inteligentes, como relógios inteligentes, que podem rastrear seus movimentos e sinais vitais humanos, mas esperamos que no futuro suas roupas do dia a dia também possam realizar essas funções”, disse Liu. “Moda não é só cor e estilo, como muita gente pensa:moda é ciência.” Hang Liu, pesquisador têxtil da Washington State University. Crédito:Dean Hare, Universidade Estadual de Washington Neste estudo, a equipe da WSU trabalhou para superar os desafios de misturar o polímero condutor com celulose de algodão. Polímeros são substâncias com moléculas muito grandes que apresentam padrões repetidos. Nesse caso, os pesquisadores utilizaram a polianilina, também conhecida como PANI, um polímero sintético com propriedades condutoras já utilizado em aplicações como fabricação de placas de circuito impresso.
Embora intrinsecamente condutiva, a polianilina é frágil e por si só não pode ser transformada em fibra para têxteis. Para resolver isso, os pesquisadores da WSU dissolveram a celulose do algodão de camisetas recicladas em uma solução e o polímero condutor em outra solução separada. Essas duas soluções foram então mescladas lado a lado e o material foi extrudado para formar uma fibra.
O resultado mostrou uma boa ligação interfacial, o que significa que as moléculas dos diferentes materiais permaneceriam juntas durante o alongamento e a flexão.
Conseguir a mistura certa na interface da celulose do algodão e da polianilina foi um equilíbrio delicado, disse Liu. Hang Liu, pesquisador têxtil da Washington State University, vê uma imagem microscópica das fibras recém-desenvolvidas mostrando sua mistura lado a lado, onde um lado é algodão e o outro contém o polímero polianalina que pode transportar corrente elétrica. Crédito:Dean Hare, Universidade Estadual de Washington “Queríamos que essas duas soluções funcionassem de modo que, quando o algodão e o polímero condutor entrassem em contato, eles se misturassem até certo ponto, formando uma espécie de cola, mas não queríamos que se misturassem demais, caso contrário a condutividade seria reduzida ," ela disse.
Autores adicionais da WSU neste estudo incluíram o primeiro autor Wangcheng Liu, bem como Zihui Zhao, Dan Liang, Wei-Hong Zhong e Jinwen Zhang.
Mais informações: Wangcheng Liu et al, Um novo projeto estrutural de fibras compostas condutoras à base de celulose para têxteis eletrônicos vestíveis, Polímeros de carboidratos (2023). DOI:10.1016/j.carbpol.2023.121308 Fornecido pela Washington State University
