Elektrische Schaltkreise in Hemd und Bluse
Wissenschaftler imprägnieren Stoffe mit Flüssigmetallen und ermöglichen so viele Anwendungen
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Mit Leiterbahnen versehenes Gewebe im Labor (Foto: Michael Dickey, ncsu.edu) |
Adelaide (pte025/03.05.2023/12:30)
Hemden, Blusen und andere Kleidungsstücke lassen sich künftig mit Schaltkreisen bestücken, die die Luftdurchlässigkeit des Gewebes nicht beeinträchtigen. Um dieses Ziel zu erreichen, tauchen Forscher um Vi-Khanh Truong, Direktor des Biomedical Nanoengineering Laboratory der Flinders University, und den Master-Biotech-Studenten Tien Thanh Nguyen sowie Experten der North Carolina State University den Stoff in eine Flüssigkeit, die aus Epoxidharz und Gallium besteht. Dieses Flüssigmetall dringt in das Gewebe ein und bleibt auch nach dem Abbinden flexibel.
Schaltkreise werden gestempelt
Um in den so präparierten Stoff Schaltkreise einzuarbeiten, wird er mit einem Stempel mit dem Muster der Schaltkreise bearbeitet. Der Druck verändert das Material, es wird elektrisch leitend, weil die Metallpartikel miteinander verschmelzen. Die Leiterbahnen bleiben auch erhalten, wenn das Gewebe gedehnt wird. Sie sollen sich sogar selbstständig heilen, wenn sie getrennt werden, versichert Truong.
Damit wollen die Forscher tragbare Elektronik leichter einbinden und Türen für die Entwicklung von neuen Mensch-Maschine-Schnittstellen öffnen, einschließlich weicher Robotik und Gesundheitsüberwachungssystemen - ein Kleidungsstück überwacht dann Körperfunktionen wie Blutdruck und Puls. Selbst Langzeit-Elektrokardiogramme zur Überwachung des Herzens sollen mit dieser Technik ermöglicht werden.
Schutz vor gefährlichen Bakterien
Darüber hinaus bieten die beschichteten Textilien wirksamen Schutz vor gefährlichen Mikroorganismen wie Pseudomonas aeruginosa und Staphylococcus aureus, weil der metallische Bestandteil antibakteriell wirkt. Diese keimabweisende Fähigkeit verhindere auch, dass die Kleidungsstücke kontaminiert werden, wenn sie Kontakt mit anderen Menschen haben. Die Textilien können sogar wärmen, wenn ein elektrischer Strom hindurchgeschickt wird, was angenehm an kalten Wintertagen ist.
Die Partikel auf Galliumbasis haben einen niedrigen Schmelzpunkt, sodass sie sich bei kaum mehr als Raumtemperatur verarbeiten lassen. Zudem weisen sie hohe elektrische und Wärmeleitfähigkeit auf und sind nicht toxisch. Flüssigmetalle können auch anderweitig genutzt werden, weil sie fluidische und metallische Eigenschaften haben. Daher seien sie vielversprechend für Anwendungen wie Mikrofluidik, weichen Verbundwerkstoffen, Sensoren, thermischen Schaltern und Mikroelektronik.
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