A termoelektromos textíliák a hőmérséklet-különbségeket – például a testünk és a környező levegő között – elektromos potenciálokká alakítják. Ez a technológia nagy hasznunkra válhat a mindennapi életünkben és a társadalomban. Egy érzékelőhöz csatlakoztatva a textíliák akkumulátorok nélkül képesek ellátni ezeket az eszközöket energiával. Ezek az érzékelők felhasználhatók mozgásunk megfigyelésére vagy szívverésünk mérésére – írja a ScienceDaily.
Mivel a textíliákat a testhez közel kell viselni, a felhasznált anyagoknak magas biztonsági és rugalmassági követelményeknek kell megfelelniük. A kutatók által tesztelt selyemszálon egy vezető polimerből készült bevonat található. Ez egy olyan műanyag, amelynek kémiai szerkezete elektromosan vezetőképessé teszi az anyagot, és jól illeszkedik a textíliákhoz.
„Az általunk használt polimerek hajlíthatóak, könnyűek és könnyen felhasználhatóak folyékony és szilárd formában egyaránt. Emellett nem mérgezőek” – mondta Mariavittoria Craighero, a Chalmers Műszaki Egyetem Kémiai és Vegyészmérnöki Tanszékének doktorandusza, a nemrég közzétett tanulmány első szerzője.
Most egy, a svédországi Chalmers Műszaki Egyetem által vezetett kutatócsoport egy közönséges selyemszálat mutatott be, amelyet vezető műanyaggal vontak be, és amely ígéretes tulajdonságokat mutat a textíliák áramfejlesztővé alakítására. (Fotó: Chalmers Műszaki Egyetem)
Az vezetőszál előállításához használt módszer ugyanaz, mint amit az ugyanazon kutatási projekt keretében végzett korábbi tanulmányokban használtak. Korábban a fonal fémeket tartalmazott, hogy a levegővel érintkezve is stabil maradjon. Azóta előrelépés történt a szál kizárólag szerves (szénalapú) polimerek felhasználásával történő előállításában. A jelenlegi tanulmányban a kutatók egy új típusú, fokozott elektromos vezetőképességű és stabilitású szálat fejlesztettek ki.
„Megtaláltuk a kirakós játék hiányzó darabját az optimális fonal elkészítéséhez – egy nemrég felfedezett polimer típust. Kiváló teljesítménystabilitással rendelkezik a levegővel érintkezve, ugyanakkor nagyon jól vezeti az elektromosságot. A polimerek használatával nincs szükségünk ritkaföldfémekre, amelyek az elektronikában gyakoriak” – mondja Mariavittoria Craighero.
Annak bemutatására, hogy az új fonal hogyan használható a gyakorlatban, a kutatók két termoelektromos generátort készítettek – egy gombot és egy textildarabot. Amikor a termoelektromos textíliákat egy meleg és egy hideg felület közé helyezték, megfigyelhették, hogyan nő a feszültség a mérőműszeren. A hatás a hőmérsékletkülönbségtől és a textilben lévő vezető anyag mennyiségétől függött. Példaként a nagyobb szövetdarab 30 Celsius-fokos hőmérsékletkülönbségnél körülbelül 6 millivoltot mutatott.
Egy feszültségátalakítóval kombinálva elméletileg hordozható elektronikai eszközök töltésére lehetne használni USB-csatlakozón keresztül. A kutatók azt is ki tudták mutatni, hogy a szál teljesítménye legalább egy évig megmarad. Emellett gépben mosható is.
„Hét mosás után a fonal megtartotta vezető tulajdonságainak kétharmadát. Ez nagyon jó eredmény, bár még jelentősen javítani kell rajta, mielőtt kereskedelmi szempontból érdekessé válna” – mondta Mariavittoria Craighero.
Hét mosás után a fonal megtartotta vezető tulajdonságainak kétharmadát. (Fotó: Chalmers Műszaki Egyetem)
A termoelektromos szövetet és gombot ma még nem lehet hatékonyan előállítani a laboratóriumi környezeten kívül. Az anyagot kézzel kell elkészíteni és bevarrni, ami időigényes.
Csak a bemutatott szövetbe való bevarrása négy napnyi munkát igényelt. A kutatók azonban úgy látják, hogy az új szálban nagy lehetőségek rejlenek, és lehetséges lenne automatizált folyamatot kifejleszteni és méretnövelni.
„Megmutattuk, hogy lehetséges olyan vezető szerves anyagokat előállítani, amelyek megfelelnek az ilyen textíliák által megkövetelt funkcióknak és tulajdonságoknak. Ez fontos előrelépés. Fantasztikus lehetőségek rejlenek a termoelektromos textíliákban, és ez a kutatás nagy hasznára lehet a társadalomnak” – mondta Christian Müller, a Chalmers Műszaki Egyetem Kémiai és Vegyészmérnöki Tanszékének professzora és a tanulmány kutatásvezetője.
Kiemelt kép forrása: Chalmers Műszaki Egyetem
Devenyi Dalma
