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


Skriv ut



Sana Alajmovic, grundare och vd i healthtechbolaget Sigrid Therapeutics, samt vinnare på Female Founders event 2021.
Sana Alajmovic, grundare och vd i healthtechbolaget Sigrid Therapeutics, samt vinnare på Female Founders event 2021.

Sana Alajmovic korad till Årets kvinnliga grundare av Dagens industri

För femte året i rad har Di Digitals läsare utsett Årets kvinnliga grundare. I hård konkurrens av andra tunga techprofiler röstades Sana Alajmovic, grundare och vd i...

Läs mer
Hexagon
Virtuellt event för läkemedels- och medicinbranschen (bilden är en illustration).

Universal Robots arrangerar virtuellt event för läkemedelsbranschen

Nu kan chefer, specialister och andra yrkesgrupper inom läkemedels- och medicinbranschen...

Läs mer


Att skapa förutsättningar i vården med hygieniska komponenter

På dagens globala marknad är steril miljö helt avgörande för de...

Läs mer
Max Hahn, doktorand vid Umeå centrum för molekylär medicin, studerar vävnadsmaterial med fluorescerande ljusfältsmikroskop.

Ny metod möjliggör detaljstudier av mänskliga organ i 3D

Forskare vid Umeå universitet har utvecklat en metod för att studera celler i mä...

Läs mer
DrugLog är klar för den amerikanska marknaden.

DrugLog® klar för lansering i USA

Pharmacolog har genomfört registrering av DrugLog hos den amerikanska lä...

Läs mer
Johanna Rosén, professor på Institutionen för fysik, kemi och biologi vid Linköpings universitet.

MXener öppnar för framtidens nanoteknologi

Konstgjorda njurar, kraftfulla batterier och effektiv vattenrening är några av...

Läs mer


Getinge lanserar en ny holistisk lösning för preparering av bioreaktorer

I en tid då mycket av den medicinska forskningen är inriktad på vacciner, lanserar...

Läs mer


CELLINK lanserar nästa generations bioprinters – BIO MDX-serien

CELLINK har nu lanserat BIO MDX-serien, nästa generations bioprinters utformade för high...

Läs mer
Darcy Wagner, universitetslektor och docent i <span>l</span><span>ungbioengineering och regeneration</span><span>, </span>som är huvudförfattare till studien.

Nytt biobläck – ett steg närmare 3D-printade mänskliga organ

Forskare vid Lunds universitet har utformat ett nytt biobläck som gör det möjligt...

Läs mer
Umeå Biotech Incubator

Umeå Biotech Incubator utsedda till Europas mest innovativa inkubator för bioteknik

Umeå Biotech Incubator har utsetts av Global Health and Pharma Magazine till Europas mest...

Läs mer
GoCo Health Innovation City, Balder (bilden är en illustration).

Miljardinvestering i ny stadsdel ska främja hälsa och biomedicin

En stortsatsning på ny stadsdel i Mölndal, GoCo Health Innovation City, ska främja...

Läs mer


Mest lästa














Finnsafety


Edmolift


Antiphon

Alutrade

Polyshape


Svero

Altair

Ameab












OEM Automatic

Bevego
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