想象一下,把一個USB端口插入一張紙,將它變?yōu)橐粋€平板電腦。這可能需要一段時間,但是北卡羅萊納州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)按照這些想法去研究如何將傳導(dǎo)納米涂層應(yīng)用于簡單的紡織品,如梭織棉布,或者甚至一張紙。
“通常,導(dǎo)電納米涂層適用于無機材料,如硅。如果我們能夠找到一種方法,將它們應(yīng)用與紡織品(便宜的、有柔韌性的材料,表面質(zhì)地變形),這將意味著一個成本效益方法,它是一個改善目前和未來電子設(shè)備的框架。“論文的主要作者JesseJur說,他是紡織工程、化學(xué)和科學(xué)助理博士。
所謂的原子層沉積無機材料涂料技術(shù),一般用于太陽能電池、傳感器和微電子技術(shù),研究人員設(shè)想將這種技術(shù)應(yīng)用于紡織品表面,如梭織棉布和無紡布聚丙烯表面,同樣的材料用于重復(fù)使用的雜貨店袋子。“想象一下,涂層紡織面料,每一根纖維都有著相同的納米厚涂層,比人的頭發(fā)還細幾千倍,這是原子層沉積技術(shù)能做到的,”Jur說。這項研究得到北卡羅來納州化學(xué)與生物分子工程Akcoa教授GregoryParson的合作,在他的實驗室里進行,結(jié)果表明,普通紡織材料了用來做復(fù)雜的電子設(shè)備。
作為他們研究的一部分,研究人員創(chuàng)建了一個程序,量化紡織材料導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電性。目前測量傳導(dǎo)性的標準使用的是一個四點探針,在兩個探頭之間放一個電流表,在另外兩個探頭之間放一個電壓表。但是,這些探頭太小,不能最精確地測出紡織材料的讀數(shù)。在論文中,研究人員說,它們使用了新技術(shù),利用較大的探頭,可以精確地測量納米涂層的導(dǎo)電性。這種新系統(tǒng)讓研究人員更好地了解,如何讓紡織品上的涂層轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電設(shè)備。
“我們不期待用棉花做復(fù)雜的晶體管,但簡單的電子裝置,可以通過利用紡織材料的輕便柔韌性而受益,“Jur解釋說。“像這樣的研究具備潛在的健康和檢測應(yīng)用程序,因為我們在一開始可能在實際材料上嵌入布傳感器,可以跟蹤心率、體溫、運動以及更多的實時跟蹤。要做到這一點,你必須在整個面料上面貼上電線束,這樣使得面料體積大而且穿著不舒服。
在電子世界,理想始終是更小和更輕。如果我們可以改進如何應(yīng)用和測量紡織品上的導(dǎo)電涂層方法,我們可能移動涂層設(shè)備的針,涂層設(shè)備具備必不可少的導(dǎo)電性能,還具備天然紡織原料為人類提供的所有好處。
這份論文發(fā)表在六月號新型功能材料版。這項研究經(jīng)費來自美國能源部和非織造布合作研究中心。
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