Obekväm, stel, med låg luftgenomsläpplighet:textilmaterial som kan leda elektricitet kan vara besvärliga för daglig användning. Dock, forskare vid University of Bayreuth, Donghua University i Shanghai, och Nanjing Forestry University har nu utvecklat nya nonwoven-material som är elektriskt ledande samt flexibla och andas. Detta banar väg för bekväma högteknologiska kläder som, till exempel, omvandla solljus till värme, förse bärbara elektroniska enheter med elektricitet, eller innehåller sensorer för konditionsträning. Forskarna har publicerat sina resultat i tidskriften npj Flexible Electronics.

Prof. Dr. Andreas Greiners team av forskare vid University of Bayreuth och deras kinesiska partners har lyckats producera elektriskt ledande nonwovens som har alla andra egenskaper man kan förvänta sig av kläder som är lämpliga för dagligt bruk. Materialen är flexibla, och därmed anpassa sig till rörelser och förändringar i hållning. Dessutom, de är luftgenomsläppliga, vilket innebär att de inte stör hudens naturliga andning.

Kombinationen av dessa egenskaper bygger på en speciell produktionsprocess. I motsats till vanliga produktionsmetoder, metalltrådar sattes inte in i färdiga textilier. Snarare, forskarna modifierade klassisk elektrospinning, som har använts för att tillverka nonwovens i många år:korta elektrospunna polymerfibrer och små mängder små silvertrådar med en diameter på endast 80 nanometer blandas i en vätska. Efteråt, de är filtrerade, torkad, och värmde upp en kort stund. Om sammansättningen är rätt, det resulterande nonwovenmaterialet uppvisar en mycket hög grad av elektrisk ledningsförmåga.

Detta öppnar upp en hel rad möjligheter för innovativa tillämpningar, speciellt när det gäller smarta kläder (d.v.s. wearables). Vardagskläder, till exempel, kan utrustas med solceller så att det fångade solljuset omvandlas till värme, värma upp själva textilierna. Mobiltelefoner, kameror, minidatorer, och andra bärbara elektroniska enheter kan laddas genom att koppla in dem i textilierna. Sensorer installerade i kläderna kan ge idrottare och tränare viktiga konditions- och hälsodata eller kan ge familj och vänner information om var de befinner sig. "Förutom klädesplagg, liknande funktioner kan också lika gärna installeras i textilmaterial för användning i säten och instrument i bilar eller flygplan, " förklarade Prof. Dr. Andreas Greiner, Ordförande för Macromolecular Chemistry II vid University of Bayreuth. "Vårt tillvägagångssätt, som utgår från produktionen av ledande textilier, kan i princip tillämpas på många olika system, " tillade Steffen Reich, doktorand och huvudförfattare till den nya studien. Som ett exempel, han citerar aktuella Bayreuth-forskningsprojekt om mikrobiella bränsleceller, som så småningom skulle kunna användas som elektroder i sådana nonwovenmaterial.

Forskningsresultaten som publicerades i npj Flexible Electronics är resultatet av ett nära samarbete mellan University of Bayreuth, Donghua University i Shanghai, och Nanjing Forestry University. Det var bara två år sedan som University of Bayreuth undertecknade ett samarbetsavtal med Donghua University, som har haft en forskningsprioritet kring forskning och utveckling av textilier sedan institutionens tillkomst. Det ömsesidiga utbyte inom forskning och undervisning som man enades om börjar nu bära frukt.