Изследователски екип, ръководен от Университета на Саутхемптън, заедно с Университета на Бристол и няколко други престижни институции, е постигнал значителен напредък в създаването на преносима електроника, която е устойчива и биоразградима.
Последното им проучване, подробно описано в списанието Energy and Environmental Materials, представя новаторска линия екологични електронни текстили (e-textiles), наречени „Smart, Wearable and Eco-friendly Electronic Textiles“ или „SWEET“.
Електрическите текстилни изделия интегрират електрически компоненти – като сензори, батерии и светлини – в традиционните тъкани, което отваря врати за приложения в различни области, включително мода, спортно облекло и медицинско наблюдение.
Въпреки това, с нарастващата загриженост за текстилните отпадъци, предизвикателството е да се разработят електронни текстили, които да са издръжливи, удобни и екологични, след като достигнат края на жизнения си цикъл.
Революция в модата
Професор Назмул Карим от Училището по изкуствата в Уинчестър към Университета в Саутхемптън подчертава сложността на рециклирането на конвенционалните текстилни материали, интегрирани с електронни елементи.
Много от тези тъкани съдържат метали като сребро, които са устойчиви на биоразграждане. Със своя устойчив подход обаче изследователският екип се стреми да реши този проблем, като даде възможност на тъканите да се разграждат по естествен начин при изхвърляне.
Дизайнът на SWEET се състои от три отделни слоя: сензорен слой, интерфейсен слой за сензорите и основен плат.
Основният слой е изработен от Tencel – биоразградим текстил, получен от възобновяеми дървесни източници.
Активните електронни компоненти използват графен в комбинация с PEDOT: PSS, проводящ полимер, който е отпечатан с мастиленоструен принтер върху тъканта. Този метод подобрява функционалността на тъканта и гарантира, че тя остава екологична.
За да потвърди твърденията си, екипът провежда тестове с петима доброволци, носещи ръкавици, оборудвани с образци от плат, свързани с устройства за наблюдение.
Резултатите показват, че електронният текстил е в състояние да проследява жизнените показатели, включително сърдечния ритъм и телесната температура, като отговаря на индустриалните стандарти.
Д-р Шайла Афродж, доцент по устойчиви материали в Университета в Ексетър и съавтор на изследването, подчертава това постижение, като заявява: „Постигането на надеждно наблюдение по индустриални стандарти с екологични материали е важен етап. Това показва, че устойчивостта може да съществува едновременно с функционалността, особено в критични области като здравеопазването.“
По-нататъшните тестове включват зариване на електронния текстил в почвата, за да се оцени неговата биоразградимост.
Биоразградим електронен текстил
Забележително е, че само след четири месеца материалът е загубил 48% от теглото си и 98% от здравината си, което показва бърз и ефективен процес на разграждане.
Оценката на жизнения цикъл показва, че използваните в изследването графенови електроди имат до 40 пъти по-ниско въздействие върху околната среда в сравнение с традиционните електронни компоненти.
Марция Дулал, докторант на Общността на нациите в UWE Бристол и първи автор на изследването, говори за последиците от откритията за бъдещето, добавяйки: „Нашият анализ на жизнения цикъл показва, че електронните текстилни изделия на основата на графен имат малка част от екологичния отпечатък в сравнение с традиционните електронни изделия, което ги прави екологично отговорен избор за индустриите, стремящи се да сведат до минимум екологичното си въздействие.“
Методът на мастиленоструен печат, използван при създаването на тези електронни текстили, също бележи стъпка напред в устойчивото производство.
Тази техника позволява прецизно отлагане на функционални материали върху тъкани, което води до минимални отпадъци и намалено потребление на вода и енергия в сравнение с конвенционалния ситопечат.
В перспектива професор Карим заявява: „Предвид дилемата за нарастващо замърсяване от депата за отпадъци, нашето изследване е насочено към съществена празнина в изследването на биоразграждането на електронния текстил. Тъй като тези материали стават все по-неотменна част от живота ни, особено в здравеопазването, е изключително важно да се вземе предвид екологичното им въздействие през целия им жизнен цикъл.“
Изследователският екип има желание да разработи облекла за носене, използващи технологията SWEET, за приложение в сектора на здравеопазването, по-специално за ранно откриване и превенция на заболявания, свързани със сърцето, които засягат приблизително 640 милиона души по света.
Тази пионерска работа може да предефинира бъдещето на преносимите технологии и техния екологичен отпечатък.
Източник: InterestingEngineering
