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Streck- und verdrehbare Drähte

Fitnesstracker und andere Wearables sollen zukünftig in Kleidung integriert werden. Allerdings muss die Verdrahtung unauffällig und flexibel sein, darf den Stoff nicht versteifen oder die Haut des Trägers irritieren. Bislang wurden flexible Drähte aus Silbermikroflocken gefertigt, doch die Kosten für dieses Verfahren sind hoch.

Chemiker der Duke University entwickeln einen leitenden Nanofilz, der sich leicht in Textilien einarbeiten und kostengünstig produzieren lässt. Dieser besteht aus einem Kupferkern mit Silberbeschichtung und ist in ein Silikonelastomer integriert. Der Verbundstoff behält auch unter mechanischer Belastung seine hohe Leitfähigkeit bei. Gewundene Schaltkreise – erforderlich für das Flechtmuster eines Textilgewebes – mit einer Dehnbarkeit von 300 % sind möglich. Mithilfe einer Schablone können gestapelte Nanofasern in die gewünschte Form gebracht werden. Bei Temperaturen von 150 °C verschmelzen die Kontakte miteinander.

Zur Verbesserung des Materials untersuchen die Forscher den Zusammenhang zwischen der Steifheit des Silikons und den mechanischen sowie elektrischen Eigenschaften der Fasern. Erhöht sich der Elastizitätsmodul der Silikonmatrizen, verringert sich die Leitfähigkeit, da Hohlräume zwischen dem Elastomer und den Fasern entstehen.

Um die Biegsamkeit zu demonstrieren, produziert der Erstautor der Studie, Matthew Catenacci, Drähte in verschiedenen Mustern, die einige hundert Mal gestreckt und verdreht werden können, ohne ihre Leitfähigkeit zu verlieren.

M. Catenacci et al.: Stretchable Conductive Composites from Cu-Ag Nanowire Felt; ACS Nano 4, 2018

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