Kangasvaihtoehto puettavien laitteiden akuille

Tärkeä tekijä, joka hidastaa puettavien biosensorien kehitystä terveyden seurantaan, on kevyt, pitkäkestoinen virtalähde.

Massachusetts Amherstin yliopiston materiaalikemisti Trisha L. Andrewin johtamat tieteilijät raportoivat kehittäneensä menetelmän, jolla voidaan tehdä varausjärjestelmä, joka on helposti integroitavissa kankaisiin ompelemalla järjestelmä mihin tahansa vaatteeseen.

Superkondensaattorit ovat yksi lupaavimmista tekniikoista puettaville tehonvarastoinnin laitteille. Niillä olisi luontaisesti suurempi tehontiheys kuin akuilla.

On kehitetty paperi- ja muoviperustaisia mikrosuperkonkkia mutta kuituihin perustuvia varsin vähän. Ongelmana on ollut luoda sähkökemiallisesti aktiivisia kuituja jotka voidaan muuntaa mikrosuperkondensaattoreiksi.

UMass Amherstin uusi menetelmä hyödyntää mikrosuperkondensaattoria ja yhdistää sen höyrypäällystettyjen johtavien lankojen ja polymeerikalvon kanssa. Niistä voidaan tuottaa erityisellä ompelutekniikalla taipuisien kohdistettujen elektrodien verkko tekstiilitaustaan.

Tutkijoiden mukaan sähkökemiallisesti aktiivisten ja korkean sähkönjohtavuuden ja nopean ionien siirron omaavien materiaalien sisällyttäminen tekstiileihin on haasteellista. Nyt he osoittavat, että kehitetty höyrypäällystysprosessi luo huokoisia johtavia polymeerikalvoja tiheästi kierrettyihin lankoihin, joita voidaan helposti kyllästyttää elektrolyytti-ioneilla.

Johtavat langat höyrypäällystetään vakaalla p-seostetulla johtavalla polymeerikalvolla ja sitten neulotaan taipuisaan tekstiiliin, jolloin muodostuu kolmiulotteisia, kompaktisti kohdistettuja elektrodeja mitoilla, jotka määrittyvät tekstiilitaustan neulosrakenteella.

Tuloksena olevalla rakenteella on riittävän suuri kyky varastoida varausta niin paljon, että se mahdollistaa puettavien biosensoreiden käytön.