WSU Araştırmacıları, Akıllı Tekstiller için Pamuk Benzeri Elyaf Geliştirdi

Washington Eyalet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, pamuğun esnekliğine ve iletken bir polimer olan polianilinin elektrik iletkenliğine sahip tek iplikli bir elyaf geliştirdiler. Giyilebilir e-tekstiller için test edilen bu malzeme, itfaiyeciler veya kimyasallarla çalışan işçilerin üniformalarında sensör yamaları gibi uygulamalarında potansiyel taşıyor.

WSU araştırmacıları, lifleri bir LED ışığa güç veren sistemle ve amonyak gazını algılayan başka bir sistemle test ederek bulgularını Carbohydrate Polymers dergisinde anlattılar.

WSU tekstil araştırmacısı ve çalışmanın sorumlu yazarı Hang Liu, “İki bölümden oluşan bir elyafımız var: Bir bölüm geleneksel pamuk; günlük kullanım için yeterince esnek ve güçlü, diğer taraf ise iletken malzeme. Pamuk, ihtiyaç duyulan işlevi sağlayabilecek iletken malzemeyi destekleyebilir.” dedi.

Daha fazla geliştirmeye ihtiyaç duyulmakla birlikte, çalışma bu gibi elyafların esnek devreli sensör yamaları olarak giysilere entegre edilmesini amaçlıyor.  Bu yamalar; itfaiyeciler, askerler veya tehlikeli maruziyetleri tespit etmek için kimyasallarla çalışan işçiler için üniformaların bir parçası olabilir. Diğer uygulamalar arasında sağlık izleme veya mevcut fitness monitörlerinden daha fazlasını yapabilen egzersiz tişörtleri yer alıyor.

Liu; “Hareketinizi ve yaşamsal belirtilerinizi takip edebilen akıllı saatler gibi bazı akıllı giyilebilir cihazlarımız var, ancak gelecekte günlük giysilerinizin de bu işlevleri yerine getirebileceğini umuyoruz. Moda, pek çok insanın düşündüğü gibi sadece renk ve stil değildir: moda bilimdir.” diye konuştu.

WSU ekibi bu çalışmada iletken polimeri pamuk selülozu ile karıştırmanın zorluklarının üstesinden gelmek için çalıştı. Polimerler, tekrar eden ünitelere sahip çok büyük moleküllü maddelerden oluşuyor. Bu durumda araştırmacılar, baskılı devre kartı üretimi gibi uygulamalarda halihazırda kullanılan iletken özelliklere sahip sentetik bir polimer olan ve PANI olarak da bilinen polianilini kullandılar.

Özünde iletken olmasına rağmen polianilin kırılgan bir yapıya sahip ve tek başına tekstil için elyaf haline getirilemez. WSU araştırmacıları bunu çözmek için geri dönüştürülmüş tişörtlerden elde edilen pamuk selülozunu bir çözeltide ve iletken polimeri de başka bir çözeltide çözdü. Bu iki çözelti daha sonra yan yana birleştirildi ve malzeme tek bir elyaf yapmak üzere ekstrüde edildi.

Sonuç iyi bir arayüzey bağı gösterdi, yani farklı malzemelerden gelen moleküller germe ve bükme yoluyla bir arada kaldı.

Liu, pamuk selüloz ve polianilin arayüzünde doğru karışımı elde etmenin hassas bir denge olduğunu söyledi. Liu, sözlerini şöyle tamamladı: “Bu iki çözümün, pamuk ve iletken polimer birbiriyle temas ettiğinde belli bir dereceye kadar karışarak birbirine yapışmasını istedik, ancak çok fazla karışmalarını istemedik, aksi takdirde iletkenlik azalacaktı.”

WSU’nun bu çalışmadaki diğer yazarları arasında ilk yazar Wangcheng Liu’nun yanı sıra Zihui Zhao, Dan Liang, Wei-Hong Zhong ve Jinwen Zhang yer alıyor. Bu araştırma Ulusal Bilim Vakfı ve Walmart Vakfı Projesi’nden destek alıyor.