Исследователи из Университета штата Северная Каролина достигли успешных результатов в своём новом исследовании по печати электропроводящими чернилами на полиэфирной ткани для создания электронного текстиля, который можно будет использовать в дизайне будущих носимых устройств.

Поскольку этот метод печати может выполняться при комнатной температуре и нормальных атмосферных условиях, исследователи считают, что струйная печать может предложить более простой и эффективный метод производства электронного текстиля. Кроме того, исследователи заявили, что результаты показывают, что они могут распространить методы, распространенные в индустрии гибкой электроники, на текстильное производство. Они сообщили о своих выводах в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

«Струйная печать — это быстро развивающаяся новая технология, которая используется в гибкой электронике для изготовления пленок, используемых в дисплеях мобильных телефонов и других устройствах», — пишет соавтор исследования Джесси С. Джур, профессор текстильной инженерии, химии и науки в NC State. — Мы думаем, что этот метод печати, в котором используются материалы и процессы, распространенные как в электронной, так и в текстильной отраслях, применим также для создания электронного текстиля для носимых устройств».

В ходе исследования исследователи описали, как они использовали струйный принтер FUJIFILM Dimatix для создания прочного и гибкого материала для электронного текстиля. Часть их задачи заключалась в том, чтобы найти правильный состав материалов, чтобы жидкие чернила не просачивались через пористую поверхность текстильных материалов и не теряли способность проводить электричество.

«Печать электронного текстиля была большой проблемой для индустрии, — говорит соавтор исследования Инхван Ким, аспирант Северо-Каролинского Университета. — Мы хотели добиться возможности создания многослойной структуры, чего нельзя было сделать на текстильном слое с помощью обычной струйной печати. ​​Нам было нелегко найти правильный состав материалов».

В итоге они создали свой вариант электронного текстиля, напечатав слои электропроводящих серебряных чернил, как сэндвич между двумя слоями жидких материалов, которые действовали как изоляторы, поверх полиэфирной ткани.

«Мы смогли нанести чернила на ткань из многослойного материала, который является одновременно прочным и гибким», — отмечает Ким. — Прелесть в том, что мы всё сделали на струйном принтере — мы не использовали ламинацию или другие методики».

После того, как они напечатали слои серебряных чернил и изоляционных материалов из уретан-акрилата и поли(4-винилфенола), они изучали поверхность материала с помощью микроскопа.

«Нам нужен был прочный изоляционный слой посередине, но мы хотели, чтобы он был как можно тоньше, чтобы вся конструкция была как можно более тонкой, а электрические характеристики были как можно более высокими», — говорит Ким. — Если они будут слишком громоздкими, люди не захотят их носить».

Исследователи оценили электрические характеристики электронного текстиля после многократного сгибания материала, протестировав более 100 циклов сгибания и обнаружили, что электронный текстиль не потерял своих электрических характеристик. В будущей работе они хотят улучшить характеристики материалов, а также повысить воздухопроницаемость материала. В конечном итоге они хотят использовать метод печати для создания текстиля, который можно было бы использовать в носимой электронике, такой как биомедицинские устройства, или использовать в качестве батареи для хранения энергии для электронных устройств.