A jövő ruhái
Algával kevert folyékony fémből készült áramköröket tartalmazhatnak majd a szövetek.
A testünk funkcióit monitorozó okosórák már manapság is nagy népszerűségnek örvendenek, azonban ruhába integrált megoldásokkal még nemigen találkozni. Az amerikai kémikusokat tömörítő American Chemical Society oldalán megjelent publikáció alapján azonban kutatók egy csapatának sikerült előállítania egy olyan anyagot, amivel egyszerűen, olcsón és újrahasznosítható módon lehet ruhákra gyűrődésálló, rugalmas áramköröket nyomtatni – szúrta ki a Tech Xplore online magazin.
A gallium-alapú folyékony fémek megfelelő tulajdonságokkal rendelkeznek ahhoz, hogy hajlékony áramkörök ígéretes alapanyagai legyenek, azonban alapállapotukban nem tapadnak jól a szövetekhez, illetve a magas felületi feszültségük okán inkább a gömb formát veszik fel. Yong He és kutatótársai azonban egy olyan, elektromosságot vezető tintát állított elő, melyet közvetlenül 3D-nyomtatókba töltve bármilyen tetszőleges mintában fel lehet vinni szövetre, akár egy kapcsolási rajz alapján áramkör formájában is.
A szövetekre 3D nyomtatással felvihető különleges tinta előállításához a kutatók a folyékony fémet egy algából kinyert polimerrel, az algináttal keverték össze. A keveréket később hagyták leülepedni, majd megszűrték a felesleges víztől. Az így kapott sűrű anyag önmagában még nem alkalmas az áramkörök kinyomtatására, azonban egy külön erre a célra készült fúvókán keresztülpréselve az anyagban lévő hidrogénkötések felbomlanak, azonban amint a tinta eléri a szövet felületét, a hidrogénkötések újjáalakulnak, így a nyomtatott minta meg tudja tartani az alakját. Bár a tesztelésképpen nyomtatott minták kezdetben nem voltak vezetőképesek, a kutatók nyújtással, préssel vagy fagyasztással „aktiválták őket”, azaz megtörték a megszáradt alginát-struktúrákat, ezzel pedig sikeresen összekapcsolták egymással a fém mikrocseppeket.
A csapat az új tintát többféle felületre is rányomtatta, köztük papírra, poliészterből készült szövetekre, nem szőtt anyagokra és akril alapú anyagokra is. Az újfajta tinta kiváló elektromos vezetőnek bizonyult, illetve használható nyomásérzékelésre is, ezen felül pedig ha a két végébe feszültséget vezetünk, a minta képes felmelegedni is, ezzel pedig akár ruhába helyezett fűtőszálként is funkcionálhat.
A kutatók többféle alkalmazási körben is tesztelték a különleges tintát. Egy pólóra például egy olyan áramkört nyomtattak, amely a közelben elhelyezett okostelefont egy webhely megnyitására utasította. Az anyagból nyomtattak érzékelőket is, ezek a könyök- vagy térdízület mozgását figyelték. Ezen felül a tudósok a fűtőszálként való alkalmazást is tesztelték: egy kis akkumulátorral működő áramkör kevesebb mint egy perc alatt csaknem 50°C-ig melegítette a nyomtatott mintát. Az új anyag egy további nagy előnye, hogy könnyen újrahasznosítható: a szövetet csak gyenge nátrium-hidroxid-oldatba kell áztatni, és ezzel könnyedén ki lehet nyerni a szövetből a lágy áramkört alkotó fémeket.
