En ny ledande "filt" bär elektricitet även när den vrids, böjd och sträckt. Kredit:Matthew Catenacci
Den träningsspårande kraften hos en Fitbit kan snart hoppa från din handled och in i dina kläder.
Forskare försöker bädda in elektronik som träningsspårare och hälsomonitorer i våra skjortor, hattar, och skor. Men ingen vill ha styva koppartrådar eller kiseltransistorer som deformerar sina kläder eller sticker in i huden.
Forskare i Benjamin Wileys labb på Duke har skapat ny ledande "filt" som enkelt kan mönstras på tyger för att skapa flexibla trådar. Filten, består av silverbelagda nanotrådar av koppar och silikongummi, bär elektricitet även när den är böjd, sträckt och vridet, om och om igen.
"Vi ville skapa kablar som är töjbara på kroppen, " sa Matthew Catenacci, en doktorand i Wileys grupp.
För att skapa en flexibel tråd, teamet suger först en lösning av kopparnanotrådar och vatten genom en stencil, skapa en stapel av sammanvävda nanotrådar i önskad form. Materialet liknar de sammanvävda fibrerna som består av tygfilt, men i mycket mindre skala, sa Wiley, en docent i kemi vid Duke.
"Sättet jag tänker på trådarna är som små stavar av okokt spagetti, " sa Wiley. "Vattnet passerar igenom, och då får du den här högen med pinnar med hög porositet."
Den ledande filten är gjord av staplar av sammanvävda silverbelagda kopparnanorör fyllda med ett töjbart silikongummi (vänster). När det sträcks, filt gjord av mer böjlig gummi är mer motståndskraftig mot små revor och hål än filtar gjorda av styvare gummi (mitten). Dessa revor kan ses i små håligheter i filten (höger). Kredit:Matthew Catenacci
De sammanvävda nanotrådarna värms upp till 300 F för att smälta samman kontakterna, och sedan tillsätts silikongummi för att fylla i luckorna mellan trådarna.
För att visa smidigheten i deras nya material, Catenacci mönstrade nanotrådfilten till en mängd olika snirkliga, slingrande mönster. Att sträcka och vrida ledningarna upp till 300 gånger försämrade inte konduktiviteten.
"På en större skala kan du ta en hel skjorta, lägg den över ett vakuumfilter, och med en stencil kan du skapa vilket trådmönster du vill, " sa Catenacci. "När du har lagt till kisel, så du har bara en tyglapp som kan sträcka sig."
Materialet bibehåller sin ledningsförmåga när det vrids och sträcks. Kredit:Matthew Catenacci
Deras filt är inte det första ledande materialet som visar en gymnasts smidighet. Flexibla trådar gjorda av silvermikroflingor uppvisar också denna unika uppsättning egenskaper. Men det nya materialet har den bästa prestandan än något annat material hittills, och till en mycket lägre kostnad.
"Detta material behåller sin ledningsförmåga efter att ha sträckt sig bättre än något annat material med så hög initial ledningsförmåga. Det är det som skiljer det åt, " sa Wiley.
