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Il tessuto elettrico trasforma il movimento in potenza
Un materiale morbido e simile a un panno che genera elettricità dal movimento-non sono necessarie batterie.Con alta cristallinità e proprietà elettroattive integrate, questo "tessuto elettrico" a basso costo potrebbe alimentare sensori di salute indossabili di prossima generazione, maschere intelligenti ed elettronica flessibile.
Un team di ricerca di Penn State ha sviluppato un nuovo metodo di fabbricazione che sorseggia la struttura interna delle fibre elettrospun, aumentando significativamente le loro prestazioni nelle applicazioni elettroniche.Il materiale, composto da nanofibre di polimero elettrospun, presenta un'eccezionale cristallinità e forti proprietà elettroattive.Utilizzando a basso peso molecolare in polivinilidene fluoruro-trifluoroetilene (P (VDF-TRFE), circa 100 kDa) combinata con una miscela di solvente con precisione con precisione, il team ha impiegato un processo di elettrospinning ad alta tensione per creare fibre continue di solo cento nanometri di spessore.Queste fibre vengono quindi raccolte in un tappetino morbido e simile a un panno ideale per elettronica indossabile e flessibile.
Non è necessario alcun trattamento ad alta tensione o post-elaborazione complesso: l'elettrospinning allinea naturalmente le catene molecolari in una conformazione ferroelettrica di tutte le trans, con cristallinità che raggiunge fino al 67% e allineamento polare fino al 79%.La struttura è di circa il 70% porosa, offrendo spazio a un'ulteriore densificazione per aumentare le prestazioni.
Il nuovo materiale è auto-potente, convertendo il movimento meccanico-come il movimento del corpo o la respirazione-nell'elettricità attraverso l'effetto piezoelettrico.È comodo e flessibile, con una consistenza tessile che la rende adatto per l'usura a lungo termine.Il suo processo di produzione scalabile a basso costo elimina la necessità di costosi post-elaborazione, consentendo ai produttori di creare fogli di grande area anziché piccoli film.Le prestazioni possono essere sintonizzate con precisione regolando la concentrazione di polimero e i parametri di rotazione per controllare il diametro della fibra e la cristallinità.Inoltre, la sua struttura porosa altamente sensibile può essere ottimizzata per aumentare la raccolta energetica e l'uscita del segnale.
Per la tecnologia sanitaria indossabile, questo potrebbe essere un punto di svolta.Immagina gli indumenti che monitorano continuamente la frequenza cardiaca, la respirazione o il movimento, senza richiedere batterie o carica.La tecnologia potrebbe anche essere integrata in maschere intelligenti che rilevano modelli respiratori o in abbigliamento sportivo che traccia le metriche delle prestazioni.Poiché il processo funziona a temperatura ambiente e utilizza attrezzature disponibili in commercio, i produttori potrebbero integrare questo materiale nelle linee di produzione tessile esistenti.Questo apre le porte non solo per l'assistenza sanitaria, ma anche per le uniformi di difesa con sensori incorporati, tessuti di monitoraggio ambientale o persino tende e tappezzerie.