(PhysOrg.com) -- Föreställ dig att du ansluter en USB-port till ett pappersark, och förvandla den till en surfplatta. Det kan vara en sträcka, men idéer som denna har fått forskare vid North Carolina State University att undersöka användningen av ledande nanobeläggningar på enkla textilier – som vävd bomull eller till och med ett pappersark.
"I vanliga fall, ledande nanobeläggningar appliceras på oorganiska material som kisel. Om vi kan hitta ett sätt att applicera dem på textilier – billigt, flexibla material med en förvriden ytstruktur – det skulle representera ett kostnadseffektivt tillvägagångssätt och ramverk för att förbättra nuvarande och framtida typer av elektroniska enheter, " säger Dr Jesse Jur, biträdande professor i textilteknik, kemi och vetenskap, och huvudförfattare till en artikel som beskriver forskningen.
Med hjälp av en teknik som kallas atomskiktsavsättning, beläggningar av oorganiska material, används vanligtvis i enheter som solceller, sensorer och mikroelektronik, odlades på ytan av textilier som vävd bomull och nonwoven polypropen – samma material som går i återanvändbara livsmedelsbutikspåsar. "Föreställ dig att belägga ett textiltyg så att varje fiber har samma nanoskalatjocka beläggning som är tusentals gånger tunnare än ett människohår - det är vad atomskiktsavsättning kan göra, " säger Jur. Forskningen, gjort i samarbete med Dr. Gregory Parsons laboratorium, NC State Alcoa professor i kemi- och biomolekylär teknik, visar att vanliga textilmaterial kan användas för komplexa elektroniska enheter.
Som en del av deras studie, forskarna skapade en procedur för att kvantifiera effektiv elektrisk ledningsförmåga hos ledande beläggningar på textilmaterial. Den nuvarande standarden för att mäta konduktivitet använder en fyrpunktssond som applicerar en ström mellan två sonder och känner av en spänning mellan de andra två sonderna. Dock, dessa sonder var för små och gav inte den mest exakta avläsningen för mätningar på textilier. I tidningen, forskare beskriver en ny teknik med hjälp av större sonder som exakt mäter nanobeläggningens konduktivitet. Detta nya system ger forskare en bättre förståelse för hur man applicerar beläggningar på textilier för att förvandla dem till ledande enheter.
"Vi förväntar oss inte att göra komplexa transistorer med bomull, men det finns enkla elektroniska enheter som skulle kunna dra nytta av att använda den lätta flexibilitet som vissa textilmaterial ger, " Jur förklarar. "Forskning som denna har potentiella hälso- och övervakningstillämpningar eftersom vi potentiellt skulle kunna skapa en uniform med tygsensorer inbäddade i det faktiska materialet som kan spåra hjärtfrekvensen, kroppstemperatur, rörelse och mer i realtid. För att göra detta nu, du skulle behöva fästa ett gäng trådar genom hela tyget – vilket skulle göra det skrymmande och obekvämt.
"I en värld av elektronik, mindre och lättare är alltid det ideala. Om vi kan förbättra processen för hur man applicerar och mäter ledande beläggningar på textilier, vi kan flytta nålen för att skapa enheter som har de erforderliga ledande egenskaperna, med alla de fördelar som användningen av naturliga textilmaterial ger oss, säger Jur.
