Forscher in China haben leitfähige Fasern auf Polyurethanbasis-entwickelt, die sich auf das Fünffache ihrer ursprünglichen Länge ausdehnen können, nach dem Schneiden selbst-heilen und berührungsempfindliche-beleuchtete Textilien unterstützen.
Die Fasern wurden durch Nassspinnen einer Mischung aus Polyurethan und einer ionischen Flüssigkeit hergestellt. Das resultierende miteinander verbundene ionenleitende Netzwerk hielt die Wege für die Ionenbewegung aufrecht, während die umgebenden PU-Ketten eine erhebliche Verformung erfuhren.
Forscher der Donghua University, der Jilin University und der China FAW Group haben die Fasern in Wechselstrom-Elektrolumineszenzgeräte für tragbare Displays und Mensch-Maschine-Schnittstellen integriert.
Die Fasern erreichten eine Dehnung von 500 % und eine Ionenleitfähigkeit von 2,8 × 10−6 S/cm. Das Forschungsteam sagte, dass sie über wiederholte Dehnzyklen hinweg eine stabile mechanische Leistung ohne offensichtliche Verschlechterung beibehielten.
Die in der Elastomer-PU-Matrix dispergierte ionische Flüssigkeit ermöglichte es dem leitfähigen Netzwerk, Bewegungen aufzunehmen, ohne den Ionentransport zu unterbrechen. Dadurch konnten die Geräte auch bei großen Verformungen weiterhin Licht aussenden.
Die Forscher demonstrierten auch eine auf Berührungen reagierende Beleuchtung mithilfe einer kapazitiven Kopplung zwischen dem Körper des Trägers und der Faser. Durch Berühren des Geräts wurde dessen elektrisches Feld verändert und eine sichtbare Reaktion ausgelöst, ohne dass ein herkömmlicher mechanischer Schalter erforderlich war.
Nach dem Durchtrennen einer Faser ermöglichten dynamische Wechselwirkungen innerhalb des Polyurethans, dass sich die Schnittflächen bei Raumtemperatur wieder verbinden. Die ionische Flüssigkeit stellte dann den internen Leitungspfad wieder her und stellte sowohl die elektrische Leitung als auch die Lichtemissionsleistung wieder her.
Das Team sagte, dass herkömmliche elektrolumineszierende Fasern oft Schwierigkeiten haben, Dehnbarkeit, mechanische Haltbarkeit und stabile Lichtleistung zu vereinen. Schäden an einem leitfähigen Pfad können diese Geräte dauerhaft deaktivieren, während wiederholte Bewegungen zu Rissen, Delaminierung oder einem Verlust der Leitfähigkeit führen können.
Die Forscher glauben, dass die Kombination aus Elastizität, Selbstheilung und Berührungsempfindlichkeit die PU-Fasern für intelligente Kleidung, flexible Displays und interaktive Mensch-Maschine-Schnittstellen geeignet machen könnte.
Die Arbeit befindet sich noch im Laborstadium und die Forscher berichteten nicht über Herstellungsversuche im kommerziellen{0}Maßstab, Waschtests oder langfristige Leistung unter normalen Verwendungsbedingungen von Kleidungsstücken-.
Die Studie „Ultradehnbare und mechanisch robuste ionisch leitende Fasern ermöglichen tragbare elektrolumineszierende Elektronik mit großer Verformungstoleranz und körperkapazitiver Kopplung“ wurde im veröffentlichtZeitschrift für Materialwissenschaftam 11. August.