Представьте себе свитер, который может заряжать ваш телефон или следить за вашим здоровьем. Одна из сложностей на пути к этому — недостаток материалов, которые стабильно проводят электричество и подходят для текстиля. Недавно группа исследователей из Технологического университета Чалмерса (Швеция) представила обычную шелковую нить, покрытую проводящим пластиковым материалом, которая показывает многообещающие свойства для превращения ткани в генераторы электроэнергии.
Эти полимеры имеют химическую структуру, которая позволяет им проводить электричество, и физические свойства пластика, что делает их гибкими. Исследования ведутся в таких областях, как солнечные батареи, Интернет вещей, дополненная реальность, робототехника и портативная электроника. Полимеры избавляют от необходимости использования редкоземельных металлов.
Термоэлектрический текстиль преобразовывает разницу температур, например, между нашим телом и окружающим воздухом, в электрический потенциал. При подключении к датчику такой текстиль может питать устройства, следить за движением и сердцебиением.
«Используемые органические полимеры гибкие, легкие и удобны в использовании как в жидком, так и в твердом виде. К тому же они нетоксичны. Мы нашли недостающий фрагмент пазла — недавно открытый тип полимера, который стабильно ведет себя на воздухе, оставаясь при этом очень хорошим проводником», — говорит Мариавиттория Крэйгеро, аспирантка кафедры технологий химии в университете Чалмерса, ведущий автор вышедшего в Advanced Science исследования.
Чтобы продемонстрировать возможности новой нити, были изготовлены два термоэлектрических генератора — пуговица и текстильный фрагмент с вшитыми нитями. При размещении между горячей и холодной поверхностями измерялось повышение напряжения. Эффект зависел от разницы температур и количества проводящего материала. Например, больший текстильный кусок показал примерно 6 милливольт при разнице в 30 градусов Цельсия. С помощью преобразователя напряжения, это можно использовать для зарядки портативной электроники через USB. Исследования показали, что нить сохраняет свои свойства в течение года и пригодна для стирки.
«После семи стирок она сохранила две трети проводящих свойств. Это хороший результат, хотя требуется дальнейшее улучшение перед коммерческим применением», — признает Крэйгеро.
На сегодняшний день материал необходимо изготавливать и сшивать вручную, что трудоемко. Например, один демонстрационный отрезок ткани потребовал четыре дня работы иглой. Однако исследователи видят большой потенциал новой нити и возможность разработки автоматизированного процесса.
«Умная» ткань поможет исправить осанку
Американские дизайнеры изобрели растворимую одежду из желатина
Прохладнее, чем шелк: новая ткань спасет от жары жителей мегаполисов
Модный дом представил сумочку из космического кремнеземного аэрогеля