Una rivoluzione nel mondo dei tessuti: la fibra conduttiva
Un gruppo di ricercatori ha sviluppato una fibra innovativa che unisce la flessibilità del cotone alla conduttività di un polimero chiamato polianilina. Questo materiale, descritto nella rivista “Carbohydrate Polymers”, mostra un grande potenziale nella creazione di e-textiles indossabili per applicazioni come il monitoraggio della salute e il rilevamento di esposizioni pericolose.
Il connubio tra cotone e polianilina
Un singolo filo di fibra sviluppato presso la Washington State University ha la flessibilità del cotone e la conduttività elettrica di un polimero, la polianilina. Il materiale appena sviluppato ha mostrato un buon potenziale per gli e-textiles indossabili. I ricercatori della WSU hanno testato le fibre con un sistema che alimentava una luce LED e un altro che rilevava il gas ammoniaca.
Immagini microscopiche delle nuove fibre
Le immagini microscopiche delle nuove fibre mostrano la loro composizione affiancata, dove un lato è di cotone e l’altro contiene il polimero polianilina in grado di trasportare corrente elettrica. “Abbiamo una fibra in due sezioni: una sezione è il cotone convenzionale, flessibile e abbastanza resistente per l’uso quotidiano, e l’altro lato è il materiale conduttivo”, ha detto Hang Liu, ricercatore tessile della WSU e autore corrispondente dello studio. ”Il cotone può sostenere il materiale conduttivo che può fornire la funzione necessaria”.
Potenziali applicazioni nella tecnologia indossabile
Sebbene sia necessario ulteriore sviluppo, l’idea è integrare fibre come queste nell’abbigliamento come patch sensoriali con circuiti flessibili. Queste patch potrebbero far parte delle uniformi di vigili del fuoco, soldati o lavoratori che maneggiano sostanze chimiche per rilevare esposizioni pericolose. Altre applicazioni includono il monitoraggio della salute o magliette per l’esercizio fisico che possono fare di più rispetto agli attuali monitor per il fitness. “Abbiamo alcuni indumenti intelligenti, come gli smartwatch, che possono tracciare i tuoi movimenti e i segni vitali umani, ma speriamo che in futuro il tuo abbigliamento quotidiano possa svolgere queste funzioni”, ha detto Liu. “La moda non è solo colore e stile, come molti pensano: la moda è scienza”.
Sfide tecniche e soluzioni
Nello studio, il team della WSU ha lavorato per superare le sfide della miscelazione del polimero conduttivo con la cellulosa di cotone. I polimeri sono sostanze con molecole molto grandi che hanno schemi ripetitivi. In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato la polianilina, nota anche come PANI, un polimero sintetico con proprietà conduttive già utilizzato in applicazioni come la produzione di circuiti stampati. Sebbene intrinsecamente conduttiva, la polianilina è fragile e di per sé non può essere trasformata in una fibra per tessuti. Per risolvere questo problema, i ricercatori della WSU hanno sciolto la cellulosa di cotone da magliette riciclate in una soluzione e il polimero conduttivo in un’altra soluzione separata. Queste due soluzioni sono state poi unite fianco a fianco e il materiale è stato estruso per creare una singola fibra.
Il risultato ha mostrato un buon legame interfaciale, il che significa che le molecole dei diversi materiali rimarrebbero unite attraverso l’allungamento e la piegatura. Raggiungere la giusta miscela all’interfaccia tra cellulosa di cotone e polianilina è stato un equilibrio delicato, ha detto Liu. ”Volevamo che queste due soluzioni funzionassero in modo che quando il cotone e il polimero conduttivo si toccano si mescolino fino a un certo punto per incollarsi insieme, ma non volevamo che si mescolassero troppo, altrimenti la conduttività sarebbe stata ridotta”, ha detto.
Questo studio ha incluso altri autori della WSU come Wangcheng Liu, Zihui Zhao, Dan Liang, Wei-Hong Zhong e Jinwen Zhang. La ricerca ha ricevuto il sostegno della National Science Foundation e del Walmart Foundation Project.
