Grandi potenzialità per i tessuti elettronici realizzati con filo di cellulosa

Apr 02, 2023

I tessuti elettronici offrono nuove opportunità rivoluzionarie in vari campi, in particolare nel settore sanitario. Ma per essere sostenibili, devono essere realizzati con materiali rinnovabili. Un gruppo di ricerca guidato dalla Chalmers University of Technology, in Svezia, presenta ora un filo fatto di cellulosa conduttiva, che offre possibilità affascinanti e pratiche per i tessuti elettronici.

"I gadget elettronici in miniatura e indossabili sono sempre più comuni nella nostra vita quotidiana. Ma attualmente dipendono spesso da materiali rari o in alcuni casi tossici. Stanno anche portando a un graduale accumulo di grandi montagne di rifiuti elettronici "C'è una reale necessità di materiali organici e rinnovabili da utilizzare nei tessuti elettronici", afferma Sozan Darabi, dottorando presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica della Chalmers University of Technology e del Wallenberg Wood Science Center, e autore principale dello studio scientifico. articolo recentemente pubblicato su ASC Applied Materials & Interfaces.

Insieme ad Anja Lund, ricercatrice dello stesso gruppo, Sozan Darabi lavora da diversi anni con fibre elettricamente conduttive per tessuti elettronici. Precedentemente l'attenzione era rivolta alla seta, ora le scoperte sono andate oltre grazie all'uso della cellulosa.

I risultati ora presentati dai ricercatorimostrano come il filo di cellulosa offra un enorme potenziale come materiale per i tessuti elettronici e possa essere utilizzato in molti modi diversi.

Cucendo i fili di cellulosa elettricamente conduttivi in ​​un tessuto utilizzando una macchina da cucire domestica standard, i ricercatori sono ora riusciti a produrre un tessuto termoelettrico che produce una piccola quantità di elettricità quando viene riscaldato su un lato, ad esempio dal calore corporeo di una persona. Con una differenza di temperatura di 37 gradi Celsius il tessuto può generare circa 0,2 microwatt di elettricità.

"Questo filo di cellulosa potrebbe portare a capi di abbigliamento con funzioni elettroniche intelligenti integrate, realizzati con materiali non tossici, rinnovabili e naturali", afferma Darabi.

Il processo di produzione del filo di cellulosa è stato sviluppato da coautori dell'Università di Aalto in Finlandia. In un processo successivo, i ricercatori Chalmers hanno reso conduttivo il filo tingendolo con un materiale polimerico elettricamente conduttivo. Le misurazioni dei ricercatori mostrano che il processo di tintura conferisce al filo di cellulosa una conduttività record, che può essere ulteriormente aumentata attraverso l'aggiunta di nanofili d'argento. Nei test, la conduttività è stata mantenuta dopo diversi lavaggi.

I tessuti elettronici potrebbero migliorare la nostra vita in diversi modi. Un settore importante è quello sanitario, dove funzioni quali la regolamentazione, il monitoraggio e la misurazione di vari parametri sanitari potrebbero essere estremamente utili.

Nel più ampio settore tessile, dove la conversione a materie prime sostenibili è una questione vitale e continua, i materiali e le fibre naturali sono diventati una scelta sempre più comune per sostituire quelli sintetici. Anche in questo caso i fili di cellulosa elettricamente conduttivi potrebbero svolgere un ruolo significativo, dicono i ricercatori.

"La cellulosa è un materiale fantastico che può essere estratto e riciclato in modo sostenibile, e lo vedremo utilizzato sempre di più in futuro. E quando i prodotti sono realizzati con materiali uniformi, o con il minor numero di materiali possibile, il processo di riciclaggio diventa molto più semplice e più efficace. Questa è un'altra prospettiva da cui il filo di cellulosa è molto promettente per lo sviluppo di e-textiles", afferma Christian Müller, leader della ricerca per lo studio e professore presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica della Chalmers University of Technology.

Questo lavoro del gruppo di ricerca di Chalmers viene svolto all’interno del centro di ricerca nazionale Wallenberg Wood Science Center, in collaborazione con colleghi in Svezia, Finlandia e Corea del Sud.

Sia Sozan Darabi che Christian Müller ritengono che la ricerca abbia prodotto molto di più della semplice ultima pubblicazione scientifica. Sozan Darabi si è trasformato da studente in uno dei massimi esperti di materiali in fibra elettricamente conduttivi, qualcosa che Müller considera molto gratificante e una grande forza per il loro gruppo di ricerca.