Nieuw polymeer verandert zijden draad in oplaadstation

Een gewone zijden draad, gecoat met een geleidend kunststofmateriaal, vertoont veelbelovende eigenschappen voor het omzetten van textiel in elektriciteitsgeneratoren. Op naar de trui die elektronica van stroom voorziet om je gezondheid te monitoren of je mobiele telefoon op te laden tijdens het hardlopen.

Thermo-elektrische textielsoorten zetten temperatuurverschillen, bijvoorbeeld tussen ons lichaam en de omringende lucht, om in een elektrisch potentiaal. Aangesloten op een sensor kunnen de textielsoorten deze apparaten van stroom voorzien zonder dat er batterijen nodig zijn. Omdat de textielsoorten dicht op het lichaam worden gedragen, moeten de gebruikte materialen voldoen aan hoge eisen op het gebied van veiligheid en flexibiliteit. De zijden draad die de onderzoekers testten, heeft een coating van een geleidend polymeer. Het is een kunststof met een chemische structuur die het materiaal elektrisch geleidend maakt en goed is aangepast aan textiel.

“De polymeren die wij gebruiken zijn buigzaam, licht van gewicht en eenvoudig te gebruiken in zowel vloeibare als vaste vorm. Ze zijn ook niet-toxisch”, zegt Mariavittoria Craighero, doctoraalstudent aan de afdeling Chemie en Chemische Technologie van de Chalmers University of Technology en eerste auteur van de onlangs gepubliceerde studie.

Stabiliteit en geleiding

De draad bevat geen metalen om de stabiliteit in contact met lucht te behouden en is vervaardigd met uitsluitend organische polymeren. “We hebben een onlangs ontdekt type polymeer gevonden dat uitstekende prestatiestabiliteit heeft in contact met lucht, terwijl het tegelijkertijd een zeer goed vermogen heeft om elektriciteit te geleiden. Door polymeren te gebruiken, hebben we geen zeldzame aardmetalen nodig, die veel voorkomen in elektronica,” aldus Craighero.

Om te laten zien hoe de nieuwe draad in de praktijk kan worden gebruikt, maakten de onderzoekers twee thermo-elektrische generatoren: een knoop die met de draad was genaaid en een stuk textiel met ingenaaide draden. Toen ze de thermo-elektrische textiel tussen een warm en een koud oppervlak plaatsten, konden ze zien hoe de spanning op het meetinstrument toenam. Het effect was afhankelijk van het temperatuurverschil en de hoeveelheid geleidend materiaal in het textiel. Zo liet het grotere stuk textiel ongeveer 6 millivolt zien bij een temperatuurverschil van 30 graden Celsius. In combinatie met een spanningsomvormer zou het theoretisch kunnen worden gebruikt om draagbare elektronica op te laden via een USB-connector. De onderzoekers hebben ook kunnen aantonen dat de prestaties van de draad ten minste een jaar behouden blijven. Het is ook machinewasbaar.

Zeven keer wassen

“Na zeven wasbeurten had de draad nog twee derde van zijn geleidende eigenschappen. Dat is een heel goed resultaat, maar het moet nog aanzienlijk worden verbeterd voordat het commercieel interessant wordt.”

Handwerk

De thermo-elektrische stof en knoop kunnen nog niet efficiënt worden geproduceerd. Het materiaal moet met de hand worden gemaakt en genaaid, wat tijdrovend is. Maar de onderzoekers menen echter dat het mogelijk moet zijn om een ​​geautomatiseerd proces te ontwikkelen en op te schalen.