Los investigadores han desarrollado una nueva fibra que combina la flexibilidad del algodón con la conductividad del polímero polianilina. El material innovador, detallado en la revista Carbohidrato Polymers, muestra potencial para crear textiles electrónicos portátiles para aplicaciones como el control de la salud y la detección de exposiciones peligrosas.
Una fibra de una sola hebra desarrollada en la Universidad Estatal de Washington combina la flexibilidad del algodón con la conductividad de un polímero llamado polianilina, lo que resulta muy prometedora en textiles electrónicos portátiles. Los investigadores de la Universidad Estatal de Washington probaron las fibras con un sistema que alimentaba luces LED y otro que detectaba gas amoníaco, y detallaron sus hallazgos en la revista Carbohidratos Polímeros.
"Dividimos una fibra en dos partes: un lado es algodón tradicional: flexible y lo suficientemente fuerte para el uso diario, y el otro lado es un material conductor. El algodón puede soportar el material conductor, y el material conductor puede proporcionar las funciones requeridas".
Posibles aplicaciones de la tecnología portátil
Aunque se necesita más trabajo de desarrollo, la idea de los investigadores es integrar dichas fibras en la ropa como parches sensores con circuitos flexibles. Los parches podrían formar parte de los uniformes de bomberos, soldados o trabajadores que manipulen productos químicos para detectar la exposición a sustancias peligrosas. Otras aplicaciones incluyen el seguimiento de la salud o camisetas deportivas que pueden hacer más que los monitores de fitness actuales.
Liu dijo: "Ahora tenemos algunos dispositivos portátiles inteligentes, como relojes inteligentes que pueden rastrear sus movimientos y signos vitales humanos, pero esperamos que en el futuro su ropa diaria también pueda implementar estas funciones. La moda no se trata sólo de color y estilo como mucha gente piensa, la moda es la ciencia misma".
Desafíos técnicos y soluciones.
En este estudio, el equipo de la Universidad Estatal de Washington trabajó para superar los desafíos de mezclar polímeros conductores con celulosa de algodón. Un polímero es una molécula grande con un patrón repetitivo. En este caso, los investigadores utilizaron polianilina (también conocida como PANI), un polímero sintético con propiedades conductoras que ya se utiliza en aplicaciones como la fabricación de placas de circuito impreso.
Aunque la polianilina en sí es conductora, es quebradiza y no puede convertirse en fibras textiles. Para resolver este problema, investigadores de la Universidad Western Sydney disolvieron celulosa de algodón extraída de camisetas recicladas en una solución y polímeros conductores en una solución separada. Luego, las dos soluciones se combinan una al lado de la otra y el material se extruye para crear una fibra.
Los resultados mostraron que la interfaz estaba bien unida, lo que significa que las moléculas de los diferentes materiales permanecían juntas durante el estiramiento y la flexión. Lograr la mezcla adecuada en la interfaz entre la celulosa del algodón y la polianilina fue un equilibrio delicado.
"Queremos que las dos soluciones funcionen de modo que cuando el algodón y el polímero conductor entren en contacto, se mezclen hasta cierto punto para formar un adhesivo, pero no queremos que se mezclen demasiado o las propiedades conductoras se reducirán", dijo Liu.
Referencia: "Nuevo diseño estructural de fibras compuestas conductoras a base de celulosa para textiles electrónicos portátiles", autor: Wangcheng Liu, Hang Liu, Zihui Zhao, Dan Liang, Wei-HongZhong y Jinwen Zhang, 18 de agosto de 2023, "Polímeros de carbohidratos".
DOI:10.1016/j.carbpol.2023.121308
Fuente compilada: ScitechDaily