Facebook

Instagram

Forskarnas cellulosatråd kan göra stor nytta för elektroniska textiler


2021-03-10

Den mörka tråden är cellulosatråden och den ljusare en kommersiell tillgänglig silverpläterad tråd som båda är elektriskt ledande. Forskarna har sytt in de båda trådarna separat i tyget, på ett särskilt sätt som ger textilen dess termoelektroniska egenskaper.
Bild: Anna-Lena Lundqvist/Chalmers
Den mörka tråden är cellulosatråden och den ljusare en kommersiell tillgänglig silverpläterad tråd som båda är elektriskt ledande. Forskarna har sytt in de båda trådarna separat i tyget, på ett särskilt sätt som ger textilen dess termoelektroniska egenskaper.

Cellulosatråden är ett förnyelsebart och giftfritt elektriskt ledande material för elektroniska textilier som kan sys i en vanlig hushållssymaskin. Den har en för cellulosatråd rekordhög ledningsförmåga och klarar minst fem tvättar utan att förlora ledningsförmågan.
Bild: Anna-Lena Lundqvist/Chalmers
Cellulosatråden är ett förnyelsebart och giftfritt elektriskt ledande material för elektroniska textilier som kan sys i en vanlig hushållssymaskin. Den har en för cellulosatråd rekordhög ledningsförmåga och klarar minst fem tvättar utan att förlora ledningsförmågan.

Cellulosatråden, som forskarna presenterar i artikeln, är praktisk att jobba med och skulle kunna användas för att tillverka klädesplagg med smarta funktioner. Med en vanlig hushållssymaskin har forskarna sytt in den elektriskt ledande tråden av cellulosa i ett tyg och lyckats tillverka en termoelektronisk textil, som kan producera en liten mängd elektricitet när textilen värms upp på ena sidan, till exempel av en människas kroppsvärme – typiskt 0,2 microwatt vid en temperaturdifferens på 37 grader celsius.
Bild: Anna-Lena Lundqvist/Chalmers
Cellulosatråden, som forskarna presenterar i artikeln, är praktisk att jobba med och skulle kunna användas för att tillverka klädesplagg med smarta funktioner. Med en vanlig hushållssymaskin har forskarna sytt in den elektriskt ledande tråden av cellulosa i ett tyg och lyckats tillverka en termoelektronisk textil, som kan producera en liten mängd elektricitet när textilen värms upp på ena sidan, till exempel av en människas kroppsvärme – typiskt 0,2 microwatt vid en temperaturdifferens på 37 grader celsius.

Sozan Darabi, doktorand vid institutionen för kemi och kemiteknik och Wallenberg Wood Science Center, Chalmers.
Bild: Anna-Lena Lundqvist/Chalmers
Sozan Darabi, doktorand vid institutionen för kemi och kemiteknik och Wallenberg Wood Science Center, Chalmers.

Christian Müller, professor vid institutionen för kemi och kemiteknik, Chalmers.
Bild: Anna-Lena Lundqvist/Chalmers
Christian Müller, professor vid institutionen för kemi och kemiteknik, Chalmers.

Elektroniska textilier kan skapa revolutionerande nya möjligheter, inte minst inom hälso- och sjukvård. Av hållbarhetsskäl behöver denna nya typ av mjuk elektronik göras av förnybara material. Nu presenterar ett forskarlag, lett från Chalmers, en cellulosatråd med mycket intressanta egenskaper för elektroniska textiler.

Forskningen publicerades nyligen i den vetenskapliga tidskriften ASC Applied Materials & Interfaces.

– Miniatyrstora elektroniska prylar som vi bär på kroppen ökar allt mer i våra dagliga liv. Idag är de ofta beroende av sällsynta eller i en del fall giftiga material som dessutom riskerar att bygga upp stora elektroniska avfallsberg. Därför är behovet av organiska och förnybara material i elektroniska textiler både stort och väldigt angeläget att vi möter upp, säger Sozan Darabi, doktorand på institutionen för kemi och kemiteknik vid Chalmers och Wallenberg Wood Science Center, huvudförfattare till artikeln.  

Ihop med Anja Lund, som ingår i samma forskargrupp, har hon arbetat med elektriskt ledande fibermaterial för elektroniska textiler tidigare i sin forskning, men då med silke. Nu har de tagit sina upptäckter vidare i cellulosa, tillsammans med kollegor i Sverige, Finland och Sydkorea.


Inbyggd elektronik i giftfria, förnybara och naturliga material
Resultaten som forskarna nu presenterar visar att cellulosatråd har stor potential som ett ledande material i elektroniska textiler. Tråden kan användas på många olika sätt.

I projektet har forskarna sytt in den elektriskt ledande tråden av cellulosa i ett tyg med en vanlig hushållssymaskin. De har lyckats tillverka en termoelektronisk textil som kan producera en liten mängd elektricitet när textilen värms upp på ena sidan, till exempel av en människas kroppsvärme – typiskt 0,2 microwatt vid en temperaturdifferens på 37 grader celsius.

– Cellulosatråden skulle kunna användas för att tillverka klädesplagg av giftfria, förnybara och naturliga material som har inbyggda elektroniska, smarta funktioner, säger Sozan Darabi.

Cellulosatråden är framställd i en process som utvecklats av medförfattare från Aalto universitetet. I en efterföljande metod har Chalmersforskarna lyckats göra cellulosatråden ledande genom att färga in den med ett elektriskt ledande polymert material. I forskarnas mätningar har infärgningen gett cellulosatråden en rekordhög ledningsförmåga. Den går att öka ytterligare om man adderar silvernanotrådar. I testerna har ledningsförmågan bibehållits efter ett flertal tvättar.


Nyttan med e-textiler och vinsterna med cellulosa
Elektroniska textiler kan förbättra våra liv och vår vardag på många olika sätt. Ett viktigt område är inom hälso- och sjukvård där elektronik integrerad i tyg kan ge textilen funktioner som att reglera, övervaka och mäta vår hälsa.

I textilindustrin, som har stort behov av att ställa om till hållbara råmaterial, har naturmaterial och fibrer från skogen blivit allt vanligare för att ersätta syntetiska fibrer. I förhållande till den omställningen har den elektiskt ledande cellulosatråden en betydelsefull roll, menar forskarna.

– Cellulosa är ett fantastiskt material som går att utvinna hållbart och återvinna. Vi kommer se mer och mer av det i framtiden. När vi använder samma material genomgående i en produkt, eller så få olika som möjligt, kan den återvinnas betydligt bättre och effektivare. Ur det perspektivet är den här cellulosatråden också mycket intressant i utvecklingen av e-textiler, säger Christian Müller, forskningsledare för studien och professor på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers.

Arbetet av forskargruppen från Chalmers utförs inom det nationella forskningscentret Wallenberg Wood Science Center, i samarbete med kollegor i Sverige, Finland och Sydkorea.

Läs artikeln i den vetenskapliga tidskriften ASC Applied Materials & Interfaces:
Green Conducting Cellulose Yarns for Machine-Sewn Electronic Textiles

Mer om: Ny expertkunskap på ledande fibrer
Både Sozan Darabi och Christian Müller ser att forskningen har resulterat i mycket mer än den vetenskapliga publikationen som de nu presenterar tillsammans med kollegorna. Sozan har utvecklats till en expert på elektriskt ledande fibermaterial, vilket Christian Müller ser som väldigt glädjande och en stor styrka för teamet. Genom det nationella forskningscentrumet Wallenberg Wood Science Center har en grupp från Kungliga tekniska högskolan som fokuserar på de elektrokemiska aspekten i fibrerna varit med i forskningen och i publikationen. Tillsammans med gruppen från KTH planerar forskarlaget nu att ta idéerna till nästa nivå.


Mer om: Cellulosatråden

Den elektriskt ledande tråden är producerad i en beläggningsprocess ”lager-på-lager” med ett bläck som baseras på den biokompatibla polymeren ”polyelectrolyte complex poly (3,4 ethylenedioxythiophene): poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS)”. E-textiltråden som forskarna har utvecklat uppmäter en för cellulosatråd rekordhög ledningsförmåga i förhållande till volym på 36 S/cm, som kan ökas till 181 S/cm genom att addera silvernanotrådar. Tråden belagd med PEDOT:PSS klarar minst fem tvättar i maskin utan att förlora sin ledningsförmåga. Genom att integrera cellulosatråden i en elektrokemisk transistor har forskarna kunnat uppvisa dess elektrokemiska funktion.


Mer om: Textilierna från skogen och intresset från modebranschen
Textilier har tillverkats av naturfiber och cellulosa sedan lång tid tillbaka i mänsklighetens historia, men sedan mitten av 1900-talet har syntetiska fibrer ofta använts i våra kläder och varit mest dominerade i modebranschen.  I takt med jakten på mer hållbara alternativ ökar nu intresset mer och mer för naturliga fibrer och textiler av skogsmaterial. Stora svenska kedjor som Lindex och HM har höga målsättningar för att öka andelen plagg som är producerade av mer hållbara fibrer.

Cellulosafibern av skogsmaterial som forskarna har använt är av typ Ioncell® vilket den finska gruppen, som leds av professor och medförfattaren Herbert Sixta, har utvecklat.


Källa: Chalmers


Tipsa en vn Skriv ut





Flera nya verktyg stärker arbetet för en hållbar och säker kemiindustri

AI-baserade verktyg som kan användas för att förutsäga om ämnen är cancerogena eller hormonstörande. Det är exempel på verktyg som det IVL-ledda...

Läs mer
Flamkontroll


Scania inför krav på gröna leveranser

För att driva på skiftet till ett hållbart transportsystem omvandlar Scania nu sin...

Läs mer
Läkemedelsproduktion i Södertälje.  

AstraZeneca utökar onlineövervakning av fläktar med system från SPM

SPM har mottagit en omfattande beställning från bioläkemedelsföretaget...

Läs mer
Forskarna bakom studien: Ignacio Mir-Sanchis, Gianluca Debiasi-Anders och Cuncun Qiao vid Institutionen för medicinsk kemi och biofysk.

Rörelser i proteiner ger ledtrådar till spridning av antibiotikaresistens

Forskare vid Umeå universitet har upptäckt hur en viss typ av protein rör sig...

Läs mer
Alexandra Stubelius, medicine doktor och forskare på avdelningen för kemisk biologi på Chalmers Tekniska Högskola.

Ny teknik stärker utveckling av nanomedicin mot artros

Alexandra Stubelius utvecklar nanomediciner – läkemedel baserade på nanopartiklar...

Läs mer


Nyskapande samarbete för att utveckla 3D-printat mykoprotein tilldelas miljonanslag från EU

Innovativa FoodTech-företagen Mycorena och Revo Foods tar sig an ett gemensamt projekt fö...

Läs mer
Padinhare Cholakkal Harikesh arbetar med de kemiska transistorerna och skapar en ny skapelse. Det gula ljuset beror på att de flesta ljusfrekvenser filtreras bort i det så kallade renrummet där arbetet sker.

Konstgjorda nervceller nästan som biologiska

Forskare vid Linköpings universitet (LiU) har skapat en artificiell organisk neuron som nä...

Läs mer

Syntetisk byggställning kan hjälpa lungan att repareras vid KOL

Forskning Lunds universitet: cellinstruerande byggställning som efterliknar lungornas luftblåsor, kan komma att ersätta vävnadsbortfallet vid sjukdomen KOL. Byggställningen som liknar en porös tvättsvamp, proppas full av tillväxtfaktorer som styr lungcellerna i uppbyggandet av ny vävnad.

En cellinstruerande byggställning som efterliknar lungornas luftblåsor, kan komma att...

Läs mer
Genom visualisering skapas kartor över vävnadssnitt från ett dussintal tumörer för att se hur cellerna som identifierats i studien är organiserad i tumörvävnaden. Här en cellkarta över ett 2x1,5 mm stort tumörsnitt.

Ny metod för kartläggning av cancerceller banar väg för behandling av obotlig hjärncancer hos barn

Barn som diagnostiserats med hjärncancer dör ofta inom ett år efter sin första...

Läs mer

BioInnovation stödjer utveckling av biobaserade processer

Dagens företag måste visa att de kan leverera när det gäller både...

Läs mer
André Änghede Haraldsson, sjukhusfysiker och Petronella Lannerheim, onkologisjuksköterska är två av krafterna bakom införandet av den ny stråltekniken.

Ny strålteknik anpassas i realtid till tumörens rörelser under behandling

Skånes universitetssjukhus är först ut i Norden med en ny teknik inom strå...

Läs mer


Mest lästa











BK Services


solidmakarna

ifm electronic ab

Villiam Petersen tandhjulsfabriken

JM Indutech

Alcon ab

Brady

AIF  Avinf






Industrinät

Alron

Decksafe
Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm

Kontakt
info(at)unicamedia.se
Annonsering
annons(at)unicamedia.se