Araştırmacılar, yıkanabilir, gerilebilir ve nefes alabilir elektronik devreleri kumaş ile birleştirmeyi başardı. Akıllı tekstil ve giyilebilir elektronik alanı için yeni fırsatlar başlattılar. Devreler ucuz, güvenli ve çevre dostu mürekkeplerle üretildi ve geleneksel mürekkep püskürtmeli baskı teknikleri kullanılarak basıldı.
Cambridge Üniversitesi’nden araştırmacılar İtalya ve Çin’deki meslektaşları ile birlikte çalışarak, grafenin (2D bir karbon formunun) kumaş üzerine doğrudan nasıl basılabileceğini ve rahat giyilebilecekleri elektronik devrelerin nasıl üretilebileceğinin yol haritasını çıkardı. Kumaştaki devreler tipik bir çamaşır makinesinde 20 devir hıza kadar fonksiyonel olabiliyor.
Yeni tekstil elektronik cihazlar’ın üretim kolaylığı, grafene ve diğer 2D malzemelere dayanan mürekkeplerin düşük maliyetli, sürdürülebilir ve ölçeklenebilir mürekkep püskürtmeli baskısı sayesinde gerçekleşebilecek. Standart işleme teknikleriyle üretiliyor. Sonuçlar Nature Communications dergisi‘nde yayınlandı.
Ekip, basılı elektronikler için grafen mürekkep formülasyonu üzerine daha önceki çalışmalara dayanarak, düşük sıcaklıklarda polyester mukavva üzerine basılan mürekkepleri tasarladı. Buna ek olarak, kumaşın pürüzlülüğünün değiştirilmesinin basılı aygıtların performansını geliştirdiğini buldular.
Bu işlemin çok yönlülüğü, araştırmacıların sadece tekli transistörleri değil aktif ve pasif bileşenleri birleştiren tümüyle basılan entegre elektronik devreleri tasarlamalarına izin verdi.
Günümüzde kullanılabilen en çok giyilebilir elektronik cihazlar plastik, kauçuk veya tekstil üzerine monte edilmiş katı elektronik bileşenlere dayanmaktadır. Bunlar, birçok durumda cilt ile sınırlı uyumluluk sunar, yıkandıklarında hasar görürler ve nefes alamayacakları için aşınmaları sorun oluşturur.
Gazetenin kıdemli yazarı Cambridge Graphene Center’dan Felice Torrisi “Baskı elektronikleri için diğer mürekkepler normalde toksik çözücüler gerektirir. Mürekkepler hem ucuz, hem de güvenli ve çevre dostu olmasına rağmen, yıpranmaya uygun değildir. Kumaşa farklı 2D materyaller basarak elektronik devreler oluşturmak üzere birleştirilebilir.” diyor .
Dijital Tekstil Dönemi
Milano Politeknikosu ortak yazarı Profesör Roman Sordan “Dijital tekstil baskısı on yıllardır tekstil üzerine basit renklendiriciler basmak için uğraşılan bir alandı. Ancak sonuçta bu teknolojinin tekstil üzerindeki tüm elektronik entegre devreleri basabilmek için kullanılabileceğini ilk kez gösteriyor.”
“Çok basit entegre devreler gösterdiğimiz halde sürecimiz ölçeklenebilir ve giyilebilir elektronik cihazların teknolojik gelişimine karmaşıklıkları ve performansı açısından hiçbir temel engel oluşturmamaktadır.” diyor.
Yazının ilk yazarı Tian Carey, “Basılı komponentler esnek, yıkanabilir ve giyilebilir elektronik uygulamalarında temel şartları düşük enerji gerektiriyor.” dedi.
İş, kişisel sağlık ve esenlik teknolojisinden, giyilebilir enerji toplama ve depolama, askeri giysiler, giyilebilir bilgi işlem ve modaya kadar değişen, 2D mürekkepler için bir dizi ticari fırsatlar yaratıyor.
Torrisi, “Tekstil elyaflarının işlevsel elektronik bileşenler haline getirilmesi, sağlık ve refahtan internet ile ilgili şeylere kadar tamamen yeni bir uygulama konseptine yol açabilir. Nanoteknoloji sayesinde, gelecekte giysilerimiz ekranlar veya sensörler gibi tekstil temelli elektronikleri içerebilir ve interaktif hale gelebilir.”dedi.
Grafen ve diğer ilgili 2D materyal (GRM) mürekkeplerinin, kumaşlara ve yenilikçi tekstille entegre elektronik komponentler ve cihazlar yaratmak için kullanılması akıllı tekstil endüstrisinde yeni teknik gelişmelerin merkezine oturmuştur.
Cambridge Graphene Center’daki ve Politecnico di Milano’daki ekipler, grafen ve GRM teknolojilerini ticari uygulamalara getirmek için ayrılmış, AT tarafından finanse edilen, pan-Avrupa projesi olan Graphene Flagship‘de de yer almaktadır.
Araştırma, Graphene Flagship, Avrupa Araştırma Konseyi Synergy Grant, Mühendislik ve Fiziksel Bilim Araştırma Konseyi, The Newton Trust, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Uluslararası Araştırma Bursu ve Bilim ve Teknoloji Bakanlığı tarafından verilen hibelerle desteklendi.
