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Le tissu électrique transforme le mouvement en puissance
Un matériau doux et en tissu qui génère de l'électricité à partir du mouvement - aucune batterie requise.Avec une cristallinité élevée et des propriétés électroactives intégrées, ce «tissu électrique» à faible coût pourrait alimenter les capteurs de santé portables de nouvelle génération, les masques intelligents et l'électronique flexible.
Une équipe de recherche de Penn State a développé une nouvelle méthode de fabrication qui affine la structure interne des fibres électrofilées, renforçant considérablement leurs performances dans les applications électroniques.Le matériau, composé de nanofibres de polymère électrofilé, présente une cristallinité exceptionnelle et de fortes propriétés électroactives.En utilisant du fluorure de polyvinylidène à faible poids moléculaire - trifluoroéthylène (P (VDF-TRFE), environ 100 kDa) combinée à un mélange de solvants avec précision, l'équipe n'a utilisé un processus d'électrofilage haute tension pour créer des fibres continues seulement quelques centaines de nanomètres d'épaisseur.Ces fibres sont ensuite collectées dans un tapis doux et en tissu idéal pour l'électronique portable et flexible.
Aucun traitement supplémentaire à haute tension ou post-traitement complexe n'est requis - l'électrofilage aligne naturellement les chaînes moléculaires dans une conformation ferroélectrique entièrement transédents, avec une cristallinité atteignant jusqu'à 67% et un alignement polaire pouvant atteindre 79%.La structure est d'environ 70% poreuse, offrant de la place pour une densification supplémentaire pour augmenter les performances.
Le nouveau matériau est auto-alimenté, convertissant le mouvement mécanique - tel que le mouvement du corps ou la respiration - en électricité à travers l'effet piézoélectrique.Il est confortable et flexible, avec une texture textile qui le rend adapté à une usure à long terme.Son processus de production évolutif à faible coût élimine le besoin de post-traitement coûteux, permettant aux fabricants de créer des feuilles de grande région plutôt que de petits films.Les performances peuvent être réglées avec précision en ajustant la concentration en polymère et les paramètres de rotation pour contrôler le diamètre des fibres et la cristallinité.De plus, sa structure poreuse très sensible peut être optimisée pour stimuler la récolte d'énergie et la sortie du signal.
Pour la technologie de santé portable, cela pourrait changer la donne.Imaginez des vêtements qui surveillent en continu la fréquence cardiaque, la respiration ou le mouvement - sans nécessiter de batteries ni de charge.La technologie pourrait également être intégrée dans des masques intelligents qui détectent les modèles respiratoires ou dans les vêtements de sport qui suit les mesures de performance.Étant donné que le processus fonctionne à température ambiante et utilise des équipements disponibles dans le commerce, les fabricants pourraient intégrer ce matériau dans les lignes de production textile existantes.Cela ouvre des portes non seulement pour les soins de santé, mais aussi pour les uniformes de défense avec des capteurs intégrés, des tissus de surveillance environnementale ou même des tentes et un rembourrage de récolte d'énergie.