研究探讨了如何在纺织品上应用导电纳米涂层

想象一下，把一个USB端口插到一张纸上，然后把它变成一台平板电脑。这可能是一种延伸，但像这样的想法让北卡罗莱纳州立大学的研究人员正在研究在简单纺织品上使用导电纳米涂层——如编织棉花，甚至是一张纸。

“通常，导电纳米涂层应用于无机材料，如硅。如果我们能找到一种方法，将它们应用到纺织品上——表面纹理扭曲的廉价、柔韧材料——这将代表一种具有成本效益的方法和框架，用于改进当前和未来类型的电子设备。杰西文书期刊博士的助理教授纺织工程、化学和科学他是一篇描述该研究的论文的主要作者。

使用称为原子层沉积的技术，在纺织品等纺织品表面上生长诸如太阳能电池，传感器和微电子等装置中的无机材料的涂层，如纺织棉和非织造聚丙烯 - 与可重复使用的杂货店袋中的材料相同．“想象一下涂层纺织面料，使得每根纤维具有相同的纳米级厚涂层，比人发薄于数千倍 - 这就是原子层沉积能够做的，”Jur说。该研究与实验室合作完成格雷戈里·帕森斯博士北卡罗来纳州美铝学院教授化学与生物分子工程，显示普通纺织材料可用于复杂的电子设备。

作为其研究的一部分，研究人员创造了一种在纺织材料上量化导电涂层的有效电导率的过程。目前的测量电导率标准使用四点探针，该探针施加两个探针之间的电流，并感测另一两个探针之间的电压。然而，这些探头太小，不会给出纺织品中最准确的读数。在本文中，研究人员描述了一种使用较大探针的新技术，可准确测量纳米核的电导率。这一新系统使研究人员更好地了解如何在纺织品上涂层将其转为导电设备。

“我们并不指望用棉花来制造复杂的晶体管，但是一些简单的电子设备可以通过使用一些纺织材料提供的轻量化的灵活性而受益，”Jur解释道。“这样的研究有潜在的健康和监测应用，因为我们有可能创造一种服装，在实际材料中嵌入布传感器，可以实时跟踪心率、体温、运动等。要做到这一点，你需要在整个织物中插入一束电线——这会使它变得笨重和不舒服。

“在电子产品中，较小，更轻的始终是理想的。如果我们可以改善如何在纺织品上涂抹和测量导电涂层的过程，我们可以将针头移动到具有必要的导电性能的设备，其中所有的益处都使用自然纺织材料为我们提供了帮助。“

一篇描述该研究的论文发表在6月刊高级功能材料。NC国家研究人员包括帕森斯，博士后研究员克里斯托弗奥尔罕，而研究生威廉甜蜜。这项研究的资金来自能源部和无纺布合作研究中心．

巴恩希尔-

注意:纸张的摘要跟随。

棉花、纸张和合成纤维上导电涂层的原子层沉积:使用“全纤维”电容器的电导率分析和功能化学传感

作者:Jesse S. Jur, William J. Sweet, III, Christopher J. Oldham，和Gregory N. Parsons，北卡罗莱纳州立大学。

发表:2011年6月，高级功能材料

文摘:复合纤维系统上的导电涂层是新型电子系统和其他功能系统的研究热点。对于复杂的表面涂料，要获得定量的电导率值往往是困难的。这项工作描述了一个程序，量化的有效电导率的导电涂层在非导电纤维网络。通过施加正交于电流和磁场方向的法向力，纤维/纤维接触得到改善，可以测量到一致的电导值。尼龙纤维涂层的化学镀银显示有效电导率高达1950 S厘米?1, and quartz fibers coated with tungsten by atomic layer deposition (ALD) show values up to ?1150 S cm?1. Cotton fibers and paper coated with a range of ZnO film thicknesses by ALD show effective conductivity of up to 24 S cm?1 under applied normal force, and conductivity scaled as expected with film coating thickness. Furthermore, we use the conductive coatings to produce an “all-fiber” metal–insulator–metal capacitor that functions as a liquid chemical sensor. The ability to reliably analyze the effective conductivity of coatings on complex fiber systems will be important to design and improve performance of similar devices and other electronic textiles structures.