Ett tillvägagångssätt för att utveckla ljusemitterande tyg baserat på typiska ultraljudsstrumpbyxor belagda med en tunn guldfilm kan möjliggöra utveckling av mjukare, mer bärbara ljusa kläder, forskare i Kanada rapporterar 4 mars i tidningen Materia . Arbetet tar upp några av begränsningarna för befintliga ljusemitterande tyger och, med effektiva strömkällor, kan utvecklas till mer funktionella konstruktioner för säkerhetsutrustning som bärs av första respondenter och byggnadsarbetare på natten, ljusemitterande atletisk klädsel, avantgarde och vardagligt mode, eller bärbara annonser och logotyper.

"Användare vill ha ljusemitterande skärmar som är integrerade i tyger så att de är mjuka, lättvikt, töjbar, tvättbar, och bärbara-precis som vanliga kläder men med ljusemitterande paneler som kan belysa användaren eller visa grafik/information, "säger seniorförfattaren Tricia Carmichael, professor i yt- och materialkemi vid University of Windsor.

Dock, att designa bärbara tyger med en högteknologisk twist har visat sig vara utmanande. Befintliga tillverkningsmetoder fungerar bra för styva ytor som glas, kiselskivor, eller plast, men med sina sammanvävda garner utformade för att röra sig och sträcka, textilierna i kläderna är långt ifrån styva. Som ett resultat, nuvarande tillvägagångssätt för att producera ljusemitterande kläder som syr fasta dioder, trådar, och optiska fibrer i textilier resulterar i plagg som saknar töjbarhet och mjukhet hos sina icke-lysande motsvarigheter. De är också svåra att tvätta. Inse vikten av att montera ljusemitterande enheter inom dessa flexibla och töjbara strukturer för att utveckla ljusa tyger som känns som alla andra plagg, Carmichael och kollegor tog en annan inställning.

"Huvudförfattaren på föreliggande tidning, Yunyun Wu, var ute och handlade tyger för sin forskning och hade ett eureka -ögonblick:varför inte använda rena tyger som en lösning för att forma den transparenta ledaren, ett avgörande inslag i alla ljusemitterande enheter? "säger Carmichael." Ett andra glödlampestund kom när vi tänkte på strumpbyxor som ett idealiskt material för att bygga de nya elektroderna. "

Forskarna använde elektrolös nickel-nedsänkning guldmetallisering, en lösningsbaserad metallavsättningsteknik som ofta används för att göra kretskort som endast avsätter metall på ytorna av nylon och spandex, att belägga strumpbyxor med en mycket ledande guldfilm med bara cirka 100 nm tjocklek. De fann att beläggningsprocessen tillät strumpbyxan att behålla sin halvtransparens och stretchighet. Med denna nya tillverkningsteknik, forskarna skapade därefter mönstrade ljusemitterande textilier med smiley-emoji, samt en dynamisk bildskärm som består av sju rektangulära segment som kan ordna om för att visa siffror noll till nio.

Även om guld kan, självklart, vara dyr, Carmichael och kollegor tror att dess kemiska stabilitet och säkerhet för huden gör den till ett utmärkt val för bärbara material. Eftersom en så liten mängd guld (en beläggning 1, 000 gånger tunnare än ett människohår) behövs för att genomsyra textilier med den konduktivitet de behöver för att lysa upp, forskarna är inte oroliga för metallens kostnad eller andra kostnader i samband med att skala upp produktionen.

"Vi är optimistiska om möjligheten att skala upp tekniken, "säger Carmichael." Processen som vi använder för att lägga den ultratunna guldbeläggningen på tygfibrer kan skalas upp genom att öka volymen på pläteringslösningen, möjliggör bearbetning av hela kläder. Vi använder också befintliga ultrasheer -tyger och kräver därför ingen ny textiltillverkning. "

Dock, ett stort hinder kvarstår i att integrera bärbara ljusemitterande enheter, i allmänhet, in i vardagen:förmågan att driva dem utan skrymmande energigeneratorer och lagringssystem.

"Vi utforskar det stora utbudet av textilarkitekturer som en integrerad del av enhetens elektroddesign för att möjliggöra en sömlös integration av spröda energilagringsmaterial i textilier, säger Carmichael.