Помните фильм «Смокинг» в главной роли с Джеки Чаном, где в костюм было внедрено программное обеспечение, позволяющее выполнять различные задачи? Вполне возможно, что в ближайшем будущем такую одежду мы сможем увидеть на прилавках магазинов.
Ученые из Института исследований полимеров Макса Планка (MPI-P) во главе с доктором Камалем Асади решили сорокалетнюю задачу по производству очень тонких нейлоновых пленок, которые можно использовать, например, в компонентах электронной памяти. Тонкие нейлоновые пленки (в несколько сотен раз тоньше человеческих волос) могут найти широкое распространение в сгибаемых электронных устройствах или элементам электроники в одежде, передает ресурс SciTechDaily.
Поскольку микроэлектронная промышленность в настоящее время переходит к носимым электронным гаджетам и электронному текстилю, электронные компоненты, такие как сегнетоэлектрики, будут неизбежно интегрироваться в одежду.
Нейлоны – семейство синтетических полимеров, которые были впервые представлены в 1920-х годах для женских чулок и в настоящее время являются одними из наиболее широко используемых синтетических волокон в легкой промышленности. Они состоят из длинной цепочки повторяющихся молекулярных единиц, то есть полимеров, где каждая молекула имеет определенное расположение водорода, кислорода и азота с атомами углерода.
Помимо использования в текстиле, было обнаружено, что некоторые нейлоны также проявляют так называемые «сегнетоэлектрические свойства». Это означает, что положительные и отрицательные электрические заряды могут быть разделены, и это состояние может поддерживаться. Сегнетоэлектрические материалы используются в датчиках, приводах, запоминающих устройствах и устройствах сбора энергии. Преимущество использования полимеров состоит в том, что их можно разжижать с использованием соответствующих растворителей и, следовательно, обрабатывать из раствора при низких затратах для образования гибких тонких пленок, которые подходят для электронных устройств, таких как конденсаторы, транзисторы и диоды. Это делает сегнетоэлектрические полимеры жизнеспособным выбором для интеграции в электронный текстиль. Хотя нейлоновые полимеры нашли в течение многих лет значительные коммерческие применения в тканях и волокнах, их использование в электронных устройствах было затруднено из-за невозможности создать высококачественные тонкие пленки сегнетоэлектрических нейлонов путем обработки растворов.
Ученые из MPI-P в сотрудничестве с исследователями из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце и Лодзинского технического университета в настоящее время решили эту проблему и разработали метод изготовления сегнетоэлектрических нейлоновых тонкопленочных конденсаторов путем растворения нейлона в смеси трифторуксусной кислоты и ацетона, с последующим его затвердеванием в вакууме.
Используя этот метод, мы создали чрезвычайно гладкие тонкие пленки. Это очень важно, потому что это предотвращает электрическое разрушение, например, конденсаторов и электронных схем. В то же время, гладкость позволяет иметь прозрачные тонкие пленки и, в конечном итоге, прозрачные электронные устройства
сказал доктор Камаль Асади, руководитель группы в MPI-P.
Используя собственные научные достижения, группа Камала Асади смогла изготовить высокопроизводительные нейлоновые конденсаторы. Ученые подвергли прототипы конденсаторов длительным циклам напряжений и продемонстрировали надежность сегнетоэлектрических нейлонов при миллионах рабочих циклов.
Тонкие нейлоновые пленки могут стать важным компонентом для использования в гибкой электронике в будущем и найти применение в сгибаемых электронных устройствах или для электроники в одежде. Эти новые открытия открывают путь к многофункциональным тканям, которые служат материалом для покрытия нашего тела и в то же время – могут генерировать электричество от движения тела.
Результаты научного исследования опубликованы в журнале «Science Advances».
