Onderzoekers in China hebben op polyurethaan-gebaseerde geleidende vezels ontwikkeld die tot vijf keer hun oorspronkelijke lengte kunnen uitrekken, zichzelf-na het snijden kunnen herstellen en op aanraking-gevoelig verlicht textiel ondersteunen.
De vezels werden geproduceerd door het nat-spinnen van een mengsel van polyurethaan en een ionische vloeistof. Het resulterende onderling verbonden ionengeleidende netwerk handhaafde paden voor ionenbeweging terwijl de omringende PU-ketens aanzienlijke vervorming ondergingen.
Onderzoekers van de Donghua Universiteit, Jilin Universiteit en de China FAW Group verwerkten de vezels in wisselstroom-elektroluminescente apparaten die bedoeld waren voor draagbare beeldschermen en menselijke- machine-interfaces.
De vezels bereikten een rek van 500% en een ionische geleidbaarheid van 2,8 x 10−6 S/cm. Het onderzoeksteam zei dat ze stabiele mechanische prestaties behielden tijdens herhaalde rekcycli zonder duidelijke achteruitgang.
De ionische vloeistof verspreid in de elastomere PU-matrix zorgde ervoor dat het geleidende netwerk beweging kon accommoderen zonder het ionentransport te onderbreken. Hierdoor konden de apparaten licht blijven uitzenden terwijl ze grote vervormingen ondergingen.
De onderzoekers demonstreerden ook aanrakingsgevoelige verlichting met behulp van capacitieve koppeling tussen het lichaam van de drager en de vezel. Door het apparaat aan te raken veranderde het elektrische veld ervan en werd een zichtbare reactie teweeggebracht zonder dat daarvoor een conventionele mechanische schakelaar nodig was.
Nadat een vezel was doorgesneden, zorgden dynamische interacties binnen het polyurethaan ervoor dat de snijvlakken zich bij kamertemperatuur opnieuw konden verbinden. De ionische vloeistof herstelde vervolgens-het interne geleidingspad, waardoor zowel de elektrische geleiding als de lichtuitstraling- werden hersteld.
Het team zei dat conventionele elektroluminescerende vezels vaak moeite hebben om rekbaarheid, mechanische duurzaamheid en stabiele lichtopbrengst te combineren. Schade aan een geleidend pad kan deze apparaten permanent uitschakelen, terwijl herhaalde beweging barsten, delaminatie of verlies van geleidbaarheid kan veroorzaken.
De onderzoekers zijn van mening dat de combinatie van elasticiteit, zelfherstellend en aanraakgevoelig materiaal de PU-vezels geschikt zou kunnen maken voor slimme kleding, flexibele displays en interactieve mens-machine-interfaces.
Het werk bevindt zich nog in de laboratoriumfase en de onderzoekers hebben geen productieproeven op commerciële-schaal, wastests of lange--termijnprestaties onder normale kleding-gebruiksomstandigheden gerapporteerd.
Het onderzoek 'Ultrarekbare en mechanisch robuuste ionische geleidende vezels maken draagbare elektroluminescerende elektronica mogelijk met grote vervormingstolerantie en lichaams-capacitieve koppeling', werd gepubliceerd in deTijdschrift voor materiaalkundeop 11 augustus.