I en ny studie, Forskare från North Carolina State University visade att de kunde skriva ut lager av elektriskt ledande bläck på polyestertyg för att göra en e-textil som skulle kunna användas i designen av framtida bärbara enheter.

Eftersom utskriftsmetoden kan utföras vid rumstemperatur och under normala atmosfäriska förhållanden, Forskare tror att bläckstråleutskrift kan erbjuda en enklare och effektivare metod för att tillverka elektroniska textilier, även känd som e-textilier. Dessutom, forskare sa att resultaten tyder på att de kan utöka tekniker som är vanliga inom den flexibla elektroniska industrin till textiltillverkning. De rapporterade sina fynd i tidskriften ACS tillämpade material och gränssnitt .

"Bläckstråleutskrift är en snabbt utvecklande ny teknik som används i flexibel elektronik för att göra filmer som används i mobiltelefonskärmar och andra enheter, " sa studiens motsvarande författare Jesse S. Jur, professor i textilteknik, kemi och vetenskap vid NC State. "Vi tror att den här tryckmetoden, som använder material och processer som är vanliga inom både elektronik- och textilindustrin, visar också löfte om att göra e-textilier för bärbara enheter."

I studien, forskare beskrev hur de använde en FUJIFILM Dimatix bläckstråleskrivare för att skapa ett hållbart och flexibelt e-textilmaterial, vad de gjorde för att skapa e-textilen på ett tillförlitligt sätt, och dess egenskaper. En del av deras utmaning var att hitta rätt sammansättning av material så att det flytande bläcket inte skulle sippra igenom den porösa ytan på textilmaterialen och förlora sin förmåga att leda elektricitet.

"Att skriva ut e-textilier har varit en mycket stor utmaning för e-textilindustrin, " sa studiens första författare Inhwan Kim, en före detta doktorand vid NC State. "Vi ville bygga en struktur lager för lager, vilket inte har gjorts på ett textilskikt med bläckstråletryck. Det var en stor kamp för oss att hitta rätt materialsammansättning."

De skapade e-textilen genom att trycka lager av elektriskt ledande silverbläck som en smörgås runt lager av två flytande material, som fungerade som isolatorer. De tryckte de där smörgåsskikten ovanpå ett vävt polyestertyg. Efter att de skrivit ut lagren av silverbläck och isoleringsmaterial — gjorda av uretan-akrylat, och poly(4-vinylfenol) – de övervakade ytan på materialet med hjälp av ett mikroskop. De fann att de kemiska egenskaperna hos isoleringsmaterialen, såväl som av textilgarn, var viktiga för att bibehålla det flytande silverbläckets förmåga att leda elektricitet, och förhindra att den tränger igenom det porösa tyget.

"Vi ville ha ett robust isoleringsskikt i mitten, men vi ville hålla den så tunn som möjligt för att ha hela strukturen tunn, och ha den elektriska prestandan så hög som möjligt, " sa Kim. "Också, om de är för skrymmande, folk kommer inte att vilja bära dem."

Forskarna utvärderade e-textilens elektriska prestanda efter att de böjt materialet flera gånger. De testade mer än 100 cykler av böjning, att hitta e-textilen förlorade inte sin elektriska prestanda. I framtida arbete, de vill förbättra materialens elektriska prestanda jämfört med e-textilier skapade med metoder som kräver speciella faciliteter och atmosfäriska förhållanden, samt öka materialets andningsförmåga.

Så småningom, de vill använda tryckmetoden för att skapa en e-textil som kan användas i bärbar elektronik som biomedicinsk utrustning som kan spåra hjärtfrekvens, eller används som ett batteri för att lagra ström till elektroniska enheter.

"Vi kunde belägga bläcket på tyget i ett flerskiktsmaterial som är både hållbart och flexibelt, " sa Kim. "Det fina med det här är, vi gjorde allt med en bläckstråleskrivare – vi använde ingen laminering eller andra metoder."

Studien, "Mikrostrukturer i all-bläckstråletryckta textilkondensatorer med tvåskiktsgränssnitt av polymerdielektriska och metallorganiska nedbrytningssilverelektroder" publicerades online i ACS tillämpade material och gränssnitt .