PL232097B1 - Method for obtaining electrically conductive textile materials, preferably for application in clothing products - Google Patents

Method for obtaining electrically conductive textile materials, preferably for application in clothing products

Info

Publication number
PL232097B1
PL232097B1 PL419998A PL41999816A PL232097B1 PL 232097 B1 PL232097 B1 PL 232097B1 PL 419998 A PL419998 A PL 419998A PL 41999816 A PL41999816 A PL 41999816A PL 232097 B1 PL232097 B1 PL 232097B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
electrically conductive
polymer
clothing
resistance
fabric
Prior art date
Application number
PL419998A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL419998A1 (en
Inventor
Agnieszka Kurczewska
Marcin Masłowski
Anna Strąkowska
Krzysztof Strzelec
Original Assignee
Centralny Inst Ochrony Pracy Panstwowy Inst Badawczy
Centralny Instytut Ochrony Pracy – Panstwowy Instytut Badawczy
Politechnika Lodzka
Politechnika Lódzka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centralny Inst Ochrony Pracy Panstwowy Inst Badawczy, Centralny Instytut Ochrony Pracy – Panstwowy Instytut Badawczy, Politechnika Lodzka, Politechnika Lódzka filed Critical Centralny Inst Ochrony Pracy Panstwowy Inst Badawczy
Priority to PL419998A priority Critical patent/PL232097B1/en
Publication of PL419998A1 publication Critical patent/PL419998A1/en
Publication of PL232097B1 publication Critical patent/PL232097B1/en

Links

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania materiałów tekstylnych elektroprzewodzących, zwłaszcza do zastosowania w wyrobach odzieżowych.The subject of the invention is a method of obtaining electrically conductive textiles, especially for use in clothing products.

Obecnie rozwija się przemysł tzw. tekstyliów inteligentnych nazywanych również aktywnymi, interaktywnymi lub adaptacyjnymi (smart and intelligent textiles and clothing) (Bartkowiak 2010, Mattila i in. 2006, Bendkowska 2002), które zastosowane w wyrobach odzieżowych tworzą odzież inteligentną.The industry of the so-called intelligent textiles, also known as active, interactive or adaptive (smart and intelligent textiles and clothing) (Bartkowiak 2010, Mattila et al. 2006, Bendkowska 2002), which, when used in clothing products, create intelligent clothing.

Tekstylne wyroby inteligentne można podzielić na dwie grupy:Smart textile products can be divided into two groups:

• zmieniające swoje właściwości pod wpływem określonych bodźców • elektroprzewodzące i zintegrowane z elektroniką.• changing their properties under the influence of specific stimuli • electrically conductive and integrated with electronics.

Pierwszą grupę stanowią wyroby tekstylne, które pod wpływem bodźców zewnętrznych (temperatura, wilgotność, pole elektryczne, magnetyczne, promieniowanie nadfioletowe - UV, podczerwone IR, ciśnienie, nacisk, naprężenia) zmieniają swoje cechy fizyczne. Może to być np. zmiana geometrii, stanu skupienia, emisja promieniowania elektromagnetycznego, zmiana rezystancji elektrycznej, zmiana naprężeń. W tekstyliach inteligentnych wykorzystuje się rozwiązania w postaci włókien, przędz lub naniesień elektroprzewodzących. Wytwarzanie tekstyliów inteligentnych polega na inkorporacji do tworzywa włóknistego określonych, aktywnych materiałów lub modyfikacji powierzchni wyrobów włókienniczych w celu nadania wyrobom tekstylnym zamierzonych właściwości. W tej grupie znaczące technologie stanowią między innymi materiały przemiany fazowej (PCM) dostępne w formie mikrokapsuł, włókien, naniesień (Bartkowiak 2012), materiały z pamięcią kształtu dostępne w formie drutu ze stopu metali, naniesień polimerowych, żelów (Wei Z,G i in 2002., Chang C.Y. 2001 i in., Gall K. i in. 2004, Hayashi S. i in. 2004), które mogą reagować na zmiany wartości temperatury, pole elektryczne, magnetyczne, pH oraz polimery elektroaktywne reagujące na pole elektryczne. Innym przykładem są laminaty lub naniesienia na tekstylia, które emitują światło i w zależności od temperatury zewnętrznej zmieniają barwę.The first group consists of textile products which change their physical properties under the influence of external stimuli (temperature, humidity, electric and magnetic fields, ultraviolet radiation - UV, infrared IR, pressure, pressure, stress). It can be, for example, a change in geometry, state of aggregation, emission of electromagnetic radiation, change in electrical resistance, change in stresses. Intelligent textiles use solutions in the form of fibers, yarns or electrically conductive coatings. The production of intelligent textiles consists in incorporating specific, active materials into a fiber material or modifying the surface of textile products in order to provide the textile products with the intended properties. Significant technologies in this group include, among others, phase change materials (PCM) available in the form of microcapsules, fibers, deposition (Bartkowiak 2012), shape memory materials available in the form of metal alloy wire, polymer deposition, gels (Wei Z, G et al. 2002., Chang CY 2001 et al., Gall K. et al. 2004, Hayashi S. et al. 2004) that can respond to changes in temperature values, electric, magnetic, pH and electroactive polymers responsive to the electric field. Another example are laminates or applications on textiles that emit light and change color depending on the outside temperature.

Drugą grupę stanowią materiały elektroprzewodzące przeznaczone do przenoszenia sygnałów elektrycznych w odzieży, oraz tzw. e-tekstylia, których zadaniem jest nadanie tekstyliom funkcji elektrycznej lub elektronicznej, w tym funkcji sensorycznych, wykonawczych, sygnalizacyjnych (Leśniowski 2013, Mattila 2010, Michalak i in. 2006). W Polsce dziedzinę tę nazwano tekstroniką. Istotą tekstroniki jest integracja czujników, źródeł energii, elektroniki, przetwarzania sygnału i komunikacji w ramach tekstyliów i odzieży, w celu nadania jej dodatkowych funkcji. W tekstronice wykorzystuje się takie dziedziny wiedzy, jak chemia, włókiennictwo, elektronika, informatyka czy automatyka (Tęsiorowski i in. 2008, Michalak 2006). W pracach badawczych autorzy koncentrują się na wprowadzaniu w struktury włókniste elementów elektroprzewodzących, w tym obwodów elektrycznych, elementów piezoelektrycznych w taki sposób, aby otrzymane wyroby nie odróżniały się wizualnie od obecnie stosowanych produktów pozbawionych właściwości elektronicznych (Skrzetuska 2014, Bendkowska 2002). Nie wszystkie elementy elektryczne można jednak wykonać w formie tekstylnej (np. przetworniki elektryczne, procesory, odtwarzacze MP3), dlatego funkcjonuje tzw. elektronika noszona (wearable electronics), gdzie wykorzystuje się dostępne na rynku miniaturowe urządzenia elektroniczne i umieszcza w odzieży. Są to zarówno telefony komórkowe, odtwarzacze, komputery, jak i specjalistyczny sprzęt do pomiarów parametrów środowiska lub użytkownika (Skrzetuska 2014). Elementy tekstroniczne mogą być wykorzystywane do tworzenia sieci bezprzewodowych i systemów monitorowania sygnałów fizjologicznych człowieka (Coyle 2009). Tekstroniczne elementy odzieży mogą być wykorzystane do monitorowania parametrów fizycznych i funkcji życiowych, takich jak: temperatura pododzieżowa, częstość skurczów serca, częstość oddechu (pneumografia), bez ograniczania komfortu użytkowania i wydajności organizmu (Walter i in. 2011, Coyle 2009, Scilingo i in. 2005, Krucińska 2012). Pomiar częstości oddechu odbywa się poprzez rejestrowanie odkształceń klatki piersiowej, czyli poprzez pomiar sygnałów mechanicznych (Scilingo i in. 2005). Odkształcenia klatki piersiowej generują sygnały niskiej częstotliwości, które są mierzone za pomocą tensometrów oraz czujników piezoelektrycznych.The second group are electrically conductive materials designed to transmit electrical signals in clothing, and the so-called e-textiles, the task of which is to give textiles an electrical or electronic function, including sensory, executive and signaling functions (Leśniowski 2013, Mattila 2010, Michalak et al. 2006). In Poland, this field was called textronics. The essence of textronics is the integration of sensors, energy sources, electronics, signal processing and communication within textiles and clothing to give it additional functions. In textronics, such areas of knowledge as chemistry, textiles, electronics, information technology and automation are used (Tęsiorowski et al. 2008, Michalak 2006). In their research, the authors focus on introducing electrically conductive elements into fibrous structures, including electrical circuits, piezoelectric elements in such a way that the obtained products do not differ visually from the currently used products without electronic properties (Skrzetuska 2014, Bendkowska 2002). However, not all electrical components can be made in a textile form (e.g. electrical converters, processors, MP3 players), which is why the so-called wearable electronics, where commercially available miniature electronic devices are used and placed in clothing. These are both mobile phones, players, computers, and specialized equipment for measuring environmental or user parameters (Skrzetuska 2014). Textronic components can be used to create wireless networks and systems for monitoring human physiological signals (Coyle 2009). Textronic elements of clothing can be used to monitor physical parameters and vital functions, such as: sub-clothing temperature, heart rate, respiratory rate (pneumography), without reducing the comfort of use and body performance (Walter et al. 2011, Coyle 2009, Scilingo et al. . 2005, Krucińska 2012). The respiratory rate is measured by recording the chest deformation, i.e. by measuring mechanical signals (Scilingo et al. 2005). Chest strains generate low-frequency signals that are measured using strain gauges and piezoelectric sensors.

Tekstronika wykorzystywana jest nie tylko do odzieży inteligentnej, ale również np. w tapicerkach samochodowych (Walter i in. 2011), wyposażonych w czujniki umożliwiające identyfikację ilości pasażerów w samochodzie, lub monitorowanie parametrów EKG kierowcy, zwłaszcza monitorowanie osób starszych. Tkanina wykonana między innymi z elektroprzewodzących włókien węglowych (o nazwie handlowej Detect), zastosowana w obiciach foteli pełni rolę sensora nacisku oraz przekaźnika sygnałuTextronics is used not only for intelligent clothing, but also, for example, in car upholstery (Walter et al. 2011), equipped with sensors enabling the identification of the number of passengers in the car or monitoring the ECG parameters of the driver, especially monitoring the elderly. The fabric is made of, inter alia, electrically conductive carbon fibers (trade name Detect), used in the upholstery of the seats, it acts as a pressure sensor and signal transmitter

PL 232 097 B1 informując samochodowy układ sterowniczy, ile osób znajduje się w samochodzie. Dzięki temu komputer pokładowy dostosuje zawieszenie do obciążenia. Podobny układ materiałowy jest wykorzystywany do tworzenia miękkich, elastycznych klawiatur Qwerty (Bartkowiak 2010).PL 232 097 B1 telling the car steering system how many people are in the car. This allows the on-board computer to adjust the suspension to the load. A similar material arrangement is used to create soft, flexible Qwerty keyboards (Bartkowiak 2010).

Powyższe rozwiązania obok zastosowania w akcesoriach i odzieży sportowej, do monitorowania użytkownika lub w codziennych sytuacjach, do zapewnienia mu funkcji rozrywkowych (iPod), pełnią również rolę w ochronie człowieka i poprawie jego bezpieczeństwa w środowisku pracy. Dotyczy to zwłaszcza stanowisk, na których wymagana jest duża aktywność fizyczna, gdzie występuje stres i zagrożenie czynnikami niebezpiecznymi np. termicznymi. W takich warunkach miniaturyzacja i integracja elektroniki z odzieżą może wyeliminować utrudnienia w wykonywaniu czynności związanych ze stosowaniem tradycyjnej elektroniki np. w formie dużych niewygodnych urządzeń pomiarowych. Tekstylia inteligentne wykorzystywane są w specjalistycznych wyrobach ochronnych, w tym w odzieży ochronnej. W ostatnich dziesięciu latach w ramach programów narodowych oraz w europejskich programach ramowych prowadzone były projekty ukierunkowane na opracowanie odzieży inteligentnej monitorującej użytkownika lub środowisko w tym odzieży ochronnej.The above solutions, apart from being used in accessories and sportswear, to monitor the user or in everyday situations, to provide him with entertainment functions (iPod), also play a role in protecting people and improving their safety in the work environment. This applies especially to positions where high physical activity is required, where there is stress and the risk of dangerous factors, e.g. thermal factors. In such conditions, miniaturization and integration of electronics with clothing can eliminate difficulties in performing activities related to the use of traditional electronics, e.g. in the form of large, uncomfortable measuring devices. Intelligent textiles are used in specialized protective products, including protective clothing. In the last ten years, projects aimed at the development of smart clothing monitoring the user or the environment, including protective clothing, have been carried out under national programs and in the European framework programs.

Jako przykład prac badawczych wymienić można realizację następujących projektów:The following projects can be mentioned as an example of research work:

• l-protect “Intelligent PPE system for personnel in high-risk and complex environments, którego celem było opracowanie zaawansowanego sprzętu ochrony osobistej (PPE) zapewniającego informacje i wsparcie dla pracowników działających w środowisku wysokiego ryzyka w tym strażaków, ratowników chemicznych oraz ratowników górniczych. W projekcie zastosowano integrację czujników substancji chemicznych z odzieżą, oraz zastosowano czujniki częstości skurczów serca z wykorzystaniem włókien optycznych, • PROETEX E-Tekstylia ochronne - systemy zbudowane z mikro i nanostruktur włókienniczych do zastosowań w warunkach katastrof’ - w projekcie wbudowano miniaturowe sensory (temperatury, częstości oddechu, częstości skurczów serca) w wyroby odzieżowe, • WearlT@work, w którym system komputerowy wbudowano w wyrób odzieżowy, • My Heart - w projekcie zastosowano czujniki do monitorowania częstości skurczów serca i połączono je z systemem monitorującym oraz zintegrowano z wyrobem odzieżowym w formie koszulki, • BioTex - zastosowano sensory biochemiczne do analizy i monitorowania płynów ustrojowych i umieszczono je w odzieży, • Stella - Stretchable Electronics for Large Area Applications - w projekcie zastosowano czujniki do monitorowania częstości skurczów serca, saturacji krwi, temperatury, • Context - w projekcie zastosowano wbudowane w odzież czujniki do rejestracji zmian elektromechanicznych w mięśniach (miografii) oraz czujniki do monitorowania częstości skurczów serca, • Ofseth - podjęto próbę opracowania czujników z polimerowych włókien optycznych do monitorowania częstości skurczów serca oraz częstości oddechu będących częścią tkaniny.• l-protect “Intelligent PPE system for personnel in high-risk and complex environments, which aimed to develop advanced personal protective equipment (PPE) to provide information and support to workers operating in high-risk environments including firefighters, chemical rescuers and mine rescuers. The project involved the integration of chemical sensors with clothing, and the use of heart rate sensors with the use of optical fibers, • PROETEX E-Protective Textiles - systems made of textile micro and nanostructures for use in disaster conditions' - the project incorporates miniature sensors (temperature, respiratory rate, heart rate) in clothing products, • WearlT @ work, in which the computer system is built into the clothing product, • My Heart - the project uses sensors to monitor the heart rate and is connected to the monitoring system and integrated with the clothing product in in the form of a T-shirt, • BioTex - biochemical sensors were used to analyze and monitor body fluids and placed in clothing, • Stella - Stretchable Electronics for Large Area Applications - the project uses sensors to monitor the heart rate, blood saturation, temperature, • Context - in the project was used in b sensors for recording electromechanical changes in muscles (myography) and sensors for monitoring the frequency of heart contractions successfully in clothing, • Ofseth - an attempt was made to develop sensors made of polymer optical fibers to monitor the heart rate and respiration rate as part of the fabric.

W polskim projekcie realizowanym przez Politechnikę Łódzką PŁ oraz CIOP-PIB opracowano odzież przeznaczoną dla służb ratowniczych, np. jednostek strażackich, z zaimplementowanymi mikroukładami elektronicznymi umożliwiającymi monitorowanie parametrów fizjologicznych użytkownika odzieży oraz poziomu zagrożeń (Owczarek 2007). Zadaniem tej odzieży była kontrola stanu fizjologicznego strażaka, z uwzględnieniem warunków otoczenia i stopnia wysiłku podczas pracy (wydatku energetycznego i wynikającego z niego obciążenia organizmu). W kolejnym projekcie realizowanym przez PŁ będącym kontynuacją prac opracowano bezpieczny ubiór strażacki, wyposażony w sieć funkcjonalnych czujników, monitorujących stan fizjologiczny strażaka. Wytworzona koszulka wyposażona została w czujniki do pomiaru tętna, częstotliwości oddechu oraz temperatury przy skórze. Częstotliwość oddechowa mierzona była za pomocą piezorezystancyjnego czujnika tekstylnego złożonego z 5 sensorów umiejscowionych wraz z czujnikiem temperatury w pasie na wysokości klatki piersiowej.In the Polish project carried out by the Lodz University of Technology, TUL and CIOP-PIB, clothing for emergency services, e.g. firefighting units, with implemented electronic microcircuits enabling the monitoring of the physiological parameters of the clothing user and the level of threats was developed (Owczarek 2007). The purpose of this garment was to control the physiological condition of the firefighter, taking into account the environmental conditions and the degree of effort during work (energy expenditure and the resulting load on the body). In another project carried out by TUL, which was a continuation of the work, a safe firefighter's outfit was developed, equipped with a network of functional sensors monitoring the physiological condition of the firefighter. The produced T-shirt is equipped with sensors for measuring the heart rate, respiratory rate and temperature at the skin. The respiratory frequency was measured with a piezoresistive textile sensor consisting of 5 sensors located together with a temperature sensor in the waist at the level of the chest.

Celem opisanych powyżej prac było zwiększenie bezpieczeństwa ludzi w życiu codziennym oraz w środowisku pracy. Dotyczy to zwłaszcza zmieniających się warunków oraz nieznanych zagrożeń środowiska pracy, gdzie zgodnie z Dyrektywą 89/656/EWG [Dyrektywa] w sprawie minimalnych wymagań bezpieczeństwa i ochrony zdrowia dotyczących stosowania przez pracowników środków ochrony indywidualnej w miejscu pracy, pracownicy powinni stosować środki ochrony indywidualnej. Niestety wszystkie opracowane technologie nie są wystarczająco dojrzałe, aby zostać wdrożone do produkcji. W wymienionych projektach, gdzie stosowane są czujniki tradycyjne dostępne handlowo lub opracowane czujniki tekstroniczne, występuje problem ich łączenia miedzy sobą, a także ze źródłem zasilania,The aim of the works described above was to increase the safety of people in everyday life and in the work environment. This applies in particular to changing conditions and unknown hazards of the work environment, where according to Directive 89/656 / EEC [Directive] on the minimum safety and health requirements for the use of personal protective equipment by workers at work, workers should use personal protective equipment. Unfortunately, all the developed technologies are not mature enough to be put into production. In the mentioned projects, where traditional sensors are used, commercially available or developed textronic sensors, there is a problem of connecting them with each other, as well as with the power source,

PL 232 097 B1 z układem pomiarowo-sterującym lub modułem komunikacji. W projektach tradycyjne czujniki łączone były za pomocą tradycyjnych przewodów (laminowanych w folii wodoodpornej) lub za pomocą przędzy elektroprzewodzącej wplecionej w strukturę tkaniny lub haftów wykonanych nitkami elektroprzewodzącymi.PL 232 097 B1 with a measurement and control system or a communication module. In projects, traditional sensors were connected with traditional wires (laminated in waterproof foil) or with electrically conductive yarns woven into the fabric structure or embroidery made with electrically conductive threads.

Techniki nadawania tekstyliom właściwości elektroprzewodzącychTechniques of imparting electrically conductive properties to textiles

W celu opracowania materiałów inteligentnych stosowane są różne techniki nadania materiałom włókienniczym funkcji przewodzenia elektrycznego pod kątem łączenia elementów takich jak: sensory, siłowniki (aktuatory - materiały zmieniające jedną formę energii w inną, najczęściej mechaniczną), tranzystory, źródło prądu. Z jednej strony stosuje się technikę wbudowywania lub łączenia z tekstyliami istniejących urządzeń elektrycznych czy elektronicznych, a z drugiej strony rozwija się nowe technologie, aby opracowywać urządzenia elektryczne czy elektroniczne oparte na tekstyliach. Podstawą do tworzenia takich struktur jest opracowanie tekstylnych obwodów elektrycznych. Nie jest to łatwe z uwagi na liczne ograniczenia technologiczne, zwłaszcza w zakresie łączenia elementów elektronicznych i tekstylnych. Poniżej przedstawiono przegląd osiągnięć w dziedzinie opracowania tekstyliów elektroprzewodzących, w tym elastycznych obwodów elektrycznych. Nanoszenie materiałów elektroprzewodzących na materiały nietekstylne.In order to develop intelligent materials, various techniques are used to give textiles an electrically conductive function in terms of connecting elements such as sensors, actuators (actuators - materials that change one form of energy into another, usually mechanical), transistors, and a current source. On the one hand, the technique of integrating or combining existing electrical or electronic devices with textiles is being used, and on the other hand, new technologies are being developed to develop textile-based electrical or electronic devices. The basis for the creation of such structures is the development of textile electrical circuits. It is not easy due to numerous technological limitations, especially in the field of combining electronic and textile components. The following is an overview of developments in the development of electrically conductive textiles, including flexible electrical circuits. Application of electrically conductive materials to non-textile materials.

Obwody drukowane konwencjonalnie są to struktury wielowarstwowe, które tworzą układ przewodzących przewodów na nieprzewodzącym podłożu. W obwodach drukowanych najczęściej stosuje się żywice fenolowe lub epoksydowe wzmocnione szkłem z naniesioną warstwą miedzi. Płytki trawione są za pomocą fotolitografii lub za pomocą wiązki elektronów. Te tradycyjnie drukowane obwody są sztywne. W ostatnim dziesięcioleciu rozwinęła się technologia wytwarzania elastycznych obwodów i układów elektronicznych, wykonywanych z zastosowaniem powszechnie znanych metod drukarskich takich, jak sitodruk, offset, czy druk strumieniowy. Stwarza ona możliwości taniego i łatwego drukowania obwodów elektrycznych jako alternatywa dla powszechnie stosowanych obwodów trawionych czy układów półprzewodnikowych. Stosując techniki wykorzystywane w przemyśle drukarskim, możliwe jest wytwarzanie obwodów elektronicznych na podłożach elastycznych w tym foliach. Za pomocą tych technik można tworzyć nie tylko obwody drukowane w formie ścieżek elektroprzewodzących, ale również obwody z elektronicznymi elementami biernymi (np. rezystorami).Conventional printed circuits are multi-layer structures that form an array of conductive conductors on a non-conductive substrate. The most commonly used printed circuit boards are glass-reinforced phenolic or epoxy resins with a copper layer. Plates are etched by photolithography or by means of an electron beam. These traditionally printed circuits are rigid. In the last decade, a technology has been developed to produce flexible electronic circuits and circuits, made with the use of commonly known printing methods such as screen printing, offset or inkjet printing. It offers the possibility of cheap and easy printing of electrical circuits as an alternative to commonly used etching or semiconductor circuits. Using techniques used in the printing industry, it is possible to produce electronic circuits on flexible substrates, including foils. Using these techniques, it is possible to create not only printed circuits in the form of electrically conductive tracks, but also circuits with electronic passive elements (e.g. resistors).

Do nadania foliom właściwości elektroprzewodzących stosuje się różne naniesienia. Mogą to być polimery elektroprzewodzące takie, jak: poliacetylen, polifenylen, polifenylenowinylen, polipirol, politiofen, polianilina (Kinal 1998, Oh 1999, Mattila 2010). W wymienionych polimerach łańcuchy zawierające wiązania podwójne TT zapewniają dużą ruchliwość elektronów wewnątrz cząsteczki i łatwość usunięcia lub dostarczenia dodatkowego elektronu, czyli powstania nośnika ładunku. Niestety wymienione polimery charakteryzują się małym przewodnictwem elektrycznym, w ciemności mającym wartości rzędu 10-6-10-9 S/cm. Domieszkowanie ich takimi substancjami jak np. AsF5, SbF3, AlCh, ZrCl4, MoCI5 powoduje wzrost ich przewodnictwa o kilka rzędów wartości, osiągając w niektórych przypadkach poziom charakterystyczny dla metali. W wyniku domieszkowania powstają kompleksy z przenośnym ładunkiem elektrycznym, które wykazują niezależność przewodnictwa od temperatury lub wzrost przewodnictwa z obniżeniem temperatury (Leszkowski 2010).Various coatings are used to impart electrically conductive properties to the films. These can be electrically conductive polymers such as: polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinyl, polypyrrole, polythiophene, polyaniline (Kinal 1998, Oh 1999, Mattila 2010). In the polymers mentioned, chains containing TT double bonds ensure high mobility of electrons inside the molecule and easy removal or delivery of an additional electron, i.e. the formation of a charge carrier. Unfortunately, the above-mentioned polymers are characterized by low electrical conductivity, having values of the order of 10 -6 -10 -9 S / cm in the dark. Doping them with such substances as, for example, AsF5, SbF3, AlCh, ZrCl4, MoCI5 causes an increase in their conductivity by several orders of value, reaching the level characteristic for metals in some cases. As a result of doping, complexes with a portable electric charge are formed, which show the independence of conductivity from temperature or an increase in conductivity with a decrease in temperature (Leszkowski 2010).

Dodatki w postaci nanocząstek również wprowadza się do polimerów nieprzewodzących w celu nadania im właściwości przewodności elektrycznej. Najczęściej są to:Nanoparticle additives are also incorporated into non-conductive polymers to render them electrically conductive. The most common are:

• metale (srebro, miedź) i związki metali;• metals (silver, copper) and metal compounds;

• cząstki węglowe: fulereny, nanorurki węglowe (jedno-, dwu- lub wielościenne), grafit.• carbon particles: fullerenes, carbon nanotubes (single, double or polyhedral), graphite.

W ten sposób tworzy się nanokompozyty polimerowe tj. dyspersje cząstek stałych o rozmiarach rzędu nanometrów w matrycy polimerowej. Ze względu na rozmiar nanododatków i ich niezwykle rozwiniętą powierzchnię, powstają efekty, które nie są obserwowane w tradycyjnych kompozytach. Już niewielki dodatek nanonapełniacza, w ilości od 3% mas. do 5% mas. często wystarcza do zmiany właściwości elektrycznych a także mechanicznych (zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie), termicznych (zwiększenie wytrzymałości termicznej) i optycznych.In this way, polymer nanocomposites are created, i.e. dispersions of solid particles with sizes in the order of nanometers in a polymer matrix. Due to the size of nanoadditives and their extremely developed surface, effects are created that are not observed in traditional composites. Even a small addition of nanofiller, in the amount of 3 wt.%. up to 5 wt.% it is often sufficient to change the electrical properties as well as mechanical (increased tensile strength), thermal (increased thermal resistance) and optical properties.

Nową formą węgla, którą udało się uzyskać na większą skalę i stosować jako nanododatek do polimeru jest grafen. W ostatnich pięciu latach opracowano metodę wytwarzania grafenu, w tym jednoatomowych, dwuatomowych lub kilkuatomowych warstw grafenu epitaksjalnego na podłożach gładkich oraz grafenu w formie płatków metodami chemicznymi (Park 2009) lub ultradźwiękowymi z grafitu. Opracowanie metod produkcji grafenu metodami chemicznymi na większą skalę stworzyło możliwość jego szerszego zastosowania. Grafen charakteryzuje się wyjątkowymi właściwościami tj. dużą wartościąA new form of carbon that has been obtained on a larger scale and used as a nanoadditive to the polymer is graphene. In the last five years, a method of producing graphene has been developed, including monatomic, diatomic or several-atom layers of epitaxial graphene on smooth substrates and graphene in the form of flakes by chemical methods (Park 2009) or ultrasound from graphite. The development of methods for the production of graphene by chemical methods on a larger scale created the possibility of its wider application. Graphene is characterized by unique properties, i.e. high value

PL 232 097 B1 przewodności elektrycznej, dla płatków grafenu: Rs=0,081 Ω/m2 oraz cieplnej (Gallego i in. 2011). Dlatego jest traktowany jako materiał elektroniczny, który może zastąpić krzem. Wykorzystuje się go również do budowy okładek superkondensatorów (Linh i in. 2011, Stoller 2008) oraz tranzystorów Fet (Kang i in. 2011). Ponadto grafen jako element kompozytów nadaje kompozytom zwiększoną odporność mechaniczną. W zależności od efektów, jakie chce się uzyskać stosuje się płatki grafenu, tlenek grafenu lub tlenek grafenu wzbogacony grupami karboksylowymi. W celu nadania polimerom właściwości elektroprzewodzących najlepsze efekty uzyskuje się przy wprowadzeniu do polimeru płatków grafenu (Jakubowska 2012).Electrical conductivity, for graphene flakes: Rs = 0.081 Ω / m 2, and thermal conductivity (Gallego et al. 2011). Therefore, it is considered an electronic material that can replace silicon. It is also used in the construction of supercapacitor covers (Linh et al. 2011, Stoller 2008) and Fet transistors (Kang et al. 2011). Moreover, graphene as an element of composites gives the composites increased mechanical resistance. Depending on the effects you want to achieve, graphene flakes, graphene oxide or graphene oxide enriched with carboxyl groups are used. In order to make polymers electrically conductive, the best results are obtained when graphene flakes are incorporated into the polymer (Jakubowska 2012).

Na świecie trwają prace nad nanoszeniem elektroprzewodzących warstw grafenu na folię celem wytworzenia przezroczystych folii elektroprzewodzących, które mogą łączyć w sobie funkcję elektroniki oraz wyświetlacza, (np. tabletu w formie folii) (Jakubowska 2010).Worldwide, work is underway on applying electrically conductive graphene layers on foil in order to produce transparent electrically conductive foils that can combine the functions of electronics and a display (e.g. a tablet in the form of a foil) (Jakubowska 2010).

Kompozyty polimerowe zawierające wypełniacze węglowe sprawdziły się w elastycznych czujnikach wykonywanych między innymi technikami drukarskimi (Jakubowska 2013, Moon 2008).Polymer composites containing carbon fillers have proven their worth in flexible sensors made, inter alia, by printing techniques (Jakubowska 2013, Moon 2008).

W Zakładzie Materiałów Grubowarstwowych w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) prowadzono wstępne prace w kierunku opracowania past zawierających nanomateriały węglowe do nanoszenia na materiał metodą sitodruku (Jakubowska 2010, 2011,2012).At the Department of Thick Film Materials at the Institute of Electronic Materials Technology (ITME), preliminary work was carried out to develop pastes containing carbon nanomaterials to be applied to the material by screen printing (Jakubowska 2010, 2011, 2012).

Opracowano pasty z zawartością wielościennych nanorurek węglowych (MCWNT-multiwall carbon nanotubes) oraz nanopłatków grafenowych (GNP) (Janczak i in. 2013). Użyto nanorurek węglowych o średnicy 10-160 nm oraz długości 0,5-5 μm oraz płatków grafenu o średniej wielkości 15 μm i grubości do 10 nm. Nanomateriały zawieszone w toluenie z dodatkiem dyspergatorów poddano procesowi sonifikacji w celu rozbicia aglomeratów a po odparowaniu toluenu materiał wypełniacza dodano do roztworu polimetakrylanu metylu (PMMA) lub polifluorku winylidenu (PVDF) w octanie karbitolu butylowego (OKB).Pastes with the content of multiwall carbon nanotubes (MCWNT-multiwall carbon nanotubes) and graphene nanoflakes (GNP) were developed (Janczak et al. 2013). Carbon nanotubes with a diameter of 10-160 nm and a length of 0.5-5 μm and graphene flakes with an average size of 15 μm and thickness up to 10 nm were used. The nanomaterials suspended in toluene with the addition of dispersants were subjected to the sonication process in order to break the agglomerates, and after evaporating the toluene, the filler material was added to a solution of polymethyl methacrylate (PMMA) or polyvinylidene fluoride (PVDF) in butyl carbitol acetate (OKB).

Proces przygotowania pasty stanowiącej kompozycję nanopłatków lub nanorurek z polimerowym nośnikiem miał na celu rozbicie aglomeratów wypełniacza węglowego ujednorodnienie rozkładu nanomateriałów w osnowie zapewniając powtarzalność właściwości mechanicznych i elektrycznych warstw nanoszonych technologią sitodruku. Po wstępnym wymieszaniu w moździerzu pasta była dwukrotnie walcowana na trójwalcarce o walcach z węglika krzemu. Pasta nadrukowywana była na polimerowej folii a następnie utwardzana w temperaturze 120°C w czasie 30 min. Wytworzono pasty z różną zawartością wielościennych nanorurek węglowych: 0,25% wt, 0,5% wt, 1% wt, 2% wt MCWNT oraz nanopłatków grafenu: (1,5 - 2) wg% GNP. Średnia grubość dla wszystkich drukowanych warstw rezystywnych wynosiła 10 μm. W pomiarach wykazano spadek rezystancji powierzchniowej wraz ze wzrostem udziału procentowego wypełniacza węglowego w kompozycie polimerowym. Jednocześnie stwierdzono, że nośnik PMMA pozwala na uzyskanie warstw o niższej rezystancji powierzchniowej niż PVDF dla past o porównywalnej zawartości wypełniacza. Warstwy o rezystancji ok. 120 kΩ/□ uzyskano dla past 1.5 wg% GNP/PMMA, 2 wg% GNP/PVDF, 0,5 wg% CNT/PVDF. Po przeprowadzeniu mechanicznych testów zmęczeniowych na warstwach rezystywnych stwierdzono doskonałą adhezję nadrukowanych powierzchni do polimerowej folii oraz minimalne zmiany rezystancji powierzchniowej nieprzekraczające 5%.The process of preparing a paste consisting of a composition of nanoflakes or nanotubes with a polymer carrier was aimed at breaking the agglomerates of carbon filler, homogenizing the distribution of nanomaterials in the matrix, ensuring repeatability of the mechanical and electrical properties of the layers applied by screen printing technology. After premixing in a mortar, the paste was rolled twice on a three-roll mill with silicon carbide rolls. The paste was printed on a polymer film and then cured at the temperature of 120 ° C for 30 minutes. Pastes were produced with different contents of multi-wall carbon nanotubes: 0.25% wt, 0.5% wt, 1% wt, 2% wt MCWNT and graphene nanoflakes: (1.5 - 2) according to% GNP. The average thickness for all printed resistive layers was 10 µm. The measurements showed a decrease in surface resistance with an increase in the percentage of carbon filler in the polymer composite. At the same time, it was found that the PMMA support allows obtaining layers with a lower surface resistance than PVDF for pastes with a comparable filler content. Layers with a resistance of approx. 120 kΩ / □ were obtained for pastes 1.5 by% GNP / PMMA, 2 by% GNP / PVDF, 0.5 by% CNT / PVDF. After carrying out mechanical fatigue tests on the resistive layers, excellent adhesion of the printed surfaces to the polymer film and minimal changes in the surface resistance not exceeding 5% were found.

W innych badaniach nad rezystywnymi warstwami zawierającymi wielościenne nanorurki węglowe (MWCNT) w matrycy polimeru PMMA i zastosowaniu octanu karbitolu butylowego (OKB) jako rozpuszczalnika, autorzy wyciągnęli podobne wnioski. Rezystancja naniesień past na folii poliestrowej malała ze wzrostem udziału MWCNT. Uzyskano rezystancje w zakresie 2,1 (ki2/m2) dla 2 wt% MWCNT do 44,7 (ki2/m2) dla 0,25 wt% MWCNT (Janczak 2013, Słoma i in. 2013).In other studies of resistive layers containing multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs) in a PMMA polymer matrix and using butyl carbitol acetate (OKB) as a solvent, the authors drew similar conclusions. The resistance of the paste deposition on the polyester film decreased with the increase of MWCNT share. The obtained resistances were in the range of 2.1 (ki2 / m 2 ) for 2 wt% MWCNT to 44.7 (ki2 / m 2 ) for 0.25 wt% MWCNT (Janczak 2013, Słoma et al. 2013).

Po przeprowadzeniu prób odporności materiału na zginanie wykazano minimalną zmianę rezystancji powierzchniowej od 11,87 Ω/ο dla materiału nowego do 11.93 Ω/ο po 61500 cyklach zginania.After the bending resistance tests of the material, the minimal change of the surface resistance from 11.87 Ω / ο for new material to 11.93 Ω / ο after 61500 bending cycles was demonstrated.

W innych badaniach w ramach współpracy ITME oraz Politechniki Warszawskiej opracowano opisane poniżej trzy przewodzące tusze przeznaczone do nanoszenia na materiał techniką natrysku (Słoma 2012): tusz z zawartością nanorurek węglowych, tusz z płatkami grafenu (GNP), tusz na bazie pasty z cząstkami srebra.In other studies, as part of the cooperation between ITME and the Warsaw University of Technology, the following three conductive inks were developed to be sprayed onto the material (Słoma 2012): ink with carbon nanotubes, ink with graphene flakes (GNP), paste-based ink with silver particles.

Tusz z zawartością nanorurek węglowychInk containing carbon nanotubes

Do opracowania tuszu użyto nanorurek węglowych dwuściennych (DWCNT) od firmy Cheap Tubes Inc. o czystości 60 wt.%, wymiarach 2 do 4 nm i długości mniejszej niż 50 μm. Jako rozpuszczalnika, użyto octanu karbitolu butylowego. Do mieszaniny nanorurek węglowych z rozpuszczalnikiem dodawano stopniowo nośnik, którym był polimetakrylan metylu, aż do momentu otrzymania tuszu, który nie sedymentował przez 72 godziny. Ostatecznie opracowany tusz z nanorurkami węglowymi miał nastęDouble-walled carbon nanotubes (DWCNT) from Cheap Tubes Inc. were used to develop the ink. with a purity of 60 wt.%, dimensions 2 to 4 nm and a length of less than 50 μm. As a solvent, butyl carbitol acetate was used. The carrier, which was polymethyl methacrylate, was gradually added to the mixture of carbon nanotubes with solvent until an ink was obtained which did not sediment for 72 hours. The carbon nanotube ink finally developed had the following

PL 232 097 B1 pujący skład: 0,308% DWCNT (dwuścienne nanorurki węglowe), 0,025% PMM (polimetakrylan metylu), 99,667% OKB (octan karbitolu butylowego). Warstwy tuszu nakładano na podłoże z folii poliestrowej przy ciśnieniu zasilającym aerograf równym 0,2 MPa i odległości natrysku około 100 mm. Następnie warstwy suszono w 120°C przez 1 h.The composition is: 0.308% DWCNT (double-walled carbon nanotubes), 0.025% PMM (polymethyl methacrylate), 99.667% OKB (butyl carbitol acetate). The ink layers were applied to a polyester film substrate with an airbrush feed pressure of 0.2 MPa and a spray distance of about 100 mm. The layers were then dried at 120 ° C for 1 h.

Tusz z płatkami grafenu (GNP)Graphene Flake Ink (GNP)

Tusz z płatkami grafenu opracowano na bazie nanopłatków grafenu nabytych komercyjnie od firmy Cheap Tubes Inc. Warstwy grafenu mogą tworzyć aglomeraty poprzez łączenie się między sobą, jedna warstwa na drugiej. Nanopłatki grafenowe mogą składać się z wielu warstw grafenowych (Yasmin 2004, Serena 2012). W opracowywaniu tuszy do nanoszenia natryskowego użyto nanopłatków grafenu typu C (GNPC) o średniej grubości 10 nm, średniej wielkości 15 pm i powierzchni około 100 m2/g. Warstwy z opracowanego tuszu nanoszono przy ciśnieniu 0,5 MPa w odległości 100 mm od podłoża, a następnie utwardzano w 120°C przez 20 min. Stwierdzono, że nierównomierne rozmieszczenie płatków grafenowych w matrycy polimeru oraz brak zachowanego łączenia między płatkami powoduje mniejszą przewodność elektryczną polimeru.The graphene flake ink is based on graphene nanoflakes commercially acquired from Cheap Tubes Inc. The layers of graphene can agglomerate by joining together, one layer on top of the other. Graphene nanoflakes may consist of multiple graphene layers (Yasmin 2004, Serena 2012). In the development of the carcass to spray application is used nanopłatków graphene type C (GNPC) having an average thickness of 10 nm, an average size of 15 pm and a surface area of about 100 m 2 / g. The layers of the developed ink were applied at a pressure of 0.5 MPa at a distance of 100 mm from the substrate, and then cured at 120 ° C for 20 minutes. It was found that the uneven distribution of graphene flakes in the polymer matrix and the lack of a preserved bond between the flakes resulted in lower electrical conductivity of the polymer.

Tusz na bazie pasty z cząstkami srebraPaste-based ink with silver particles

Kolejnym materiałem użytym przy opracowywaniu tuszy do metody nanoszenia natryskowego była pasta z cząstkami srebra PALMIX I, która zawierała nanoproszki srebra otrzymane w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych poprzez termiczny rozkład soli srebra kwasów tłuszczowych. Wymiary nanoproszków zawierały się w zakresie 15 do 20 nm. Tusz nanosrebrowy składał się z 1 g pasty z cząstkami srebra PALMIX I (200°C, 1h 30') oraz 1,4 g octanu karbitolu butylowego. Tusz srebrowy naniesiono natryskowo (ciśnienie 0,5 MPa, odległość 100 mm) na podłoże, a następnie poddano suszeniu w temperaturze 120°C przez 1 h. Po wysuszeniu, próbki wypalano w temperaturze 300°C przez 1 h.Another material used in the development of the spray inks was the PALMIX I silver particle paste, which contained silver nanopowders obtained at the Institute of Electronic Materials Technology by thermal decomposition of silver salts of fatty acids. The dimensions of the nanopowders ranged from 15 to 20 nm. The nanosilver ink consisted of 1 g of PALMIX I silver particle paste (200 ° C, 1h 30 ') and 1.4 g of butyl carbitol acetate. The silver ink was sprayed (pressure 0.5 MPa, distance 100 mm) onto the substrate, and then dried at 120 ° C for 1 hour. After drying, the samples were fired at 300 ° C for 1 hour.

Wytworzone warstwy z cząstkami srebra wykazywały rezystancję powierzchniową między 0,7 a 0,8 kQ/ m2. Warstwy zawierające nanorurki węglowe wykazywały rezystancję powierzchniową w zakresie 2 do 7 kO/π natomiast warstwy z nanopłatków grafenu miały rezystancję powierzchniową w zakresie 35-52 kO/π. Opracowane tusze stosowano na podłożu z folii, nie stosowano na podłożach tekstylnych, gdyż ich przeznaczeniem było nadanie folii przezroczystej właściwości elektroprzewodzących. Tego typu naniesienia można wykorzystać na membranach zlaminowanych z materiałem włókienniczym bądź bezpośrednio na materiałach tekstylnych.The produced layers with silver particles showed a sheet resistance between 0.7 and 0.8 kΩ / m 2 . The layers containing carbon nanotubes had a surface resistance in the range of 2 to 7 kO / π, while the layers of graphene nanoflakes had a surface resistance in the range of 35-52 kO / π. The developed inks were used on a foil base, they were not used on textile bases, because their purpose was to impart electrically conductive properties to the transparent foil. This type of deposition can be used on membranes laminated with a textile material or directly on textile materials.

Metodę nanoszenia natryskowego można stosować, gdy zachodzi zapotrzebowanie na warstwy o grubościach mniejszych niż warstwy wykonywane metodą sitodruku.The spray application method can be used when there is a need for layers with a thickness smaller than those made by screen printing.

Nanoszenie warstw elektroprzewodzących na materiały tekstylneApplying electrically conductive layers to textiles

W celu nadania tekstyliom funkcji przewodzenia elektrycznego, zwłaszcza do formowania ścieżek elektroprzewodzących stosuje się nanoszenie na tekstylia przewodzących lub nieprzewodzących polimerów a następnie usuwanie (trawienie, redukcję lub fizyczne usuwanie materiałów przewodzących z wybranych rejonów. Inną metodą jest metoda nakładanie polimerów elektroprzewodzących z zastosowaniem maski tak, że na materiale tekstylnym powstaje zaprojektowany wzór z materiału elektroprzewodzącego, podobnie jak w przypadku druku na folii elastycznej (de Angelis i in. 1995, Kuhn i in. 1987, Slade i in. 2002).In order to give textiles an electrically conductive function, especially to form electrically conductive paths, conductive or non-conductive polymers are applied to the textiles, followed by removal (etching, reduction or physical removal of conductive materials from selected regions. Another method is the method of applying electrically conductive polymers using a mask. that an electrically conductive pattern is produced on the textile, similar to printing on flexible film (de Angelis et al. 1995, Kuhn et al. 1987, Slade et al. 2002).

De Angelis opracował metodę nanoszenia nieprzewodzącego polimeru na włókninę lub dzianinę a następnie na tym podłożu nanoszenia polimeru elektroprzewodzącego za pomocą maski (de Angelis i in. 1995). W ten sposób uzyskał zaprojektowane elektroprzewodzące fragmenty na elastycznym podłożu tekstylnym.De Angelis developed a method of applying a non-conductive polymer to a non-woven or knitted fabric and then applying an electrically conductive polymer to this substrate using a mask (de Angelis et al. 1995). In this way, he obtained designed electrically conductive fragments on a flexible textile substrate.

Zamiast nanoszenia na podłoże polimerów elektroprzewodzących można je syntezować bezpośrednio na materiale lub włóknie (Kuhn i in. 1987). W pracach Kuhna materiał lub włókno było zanurzane w płynnym roztworze polimeru i na powierzchni materiału w obecności czynnika utleniającego powstawała powłoka polimeru elektroprzewodzącego. Ten proces może być stosowany do formowania obwodów elektroprzewodzących na tkaninach.Instead of applying electrically conductive polymers to the substrate, they can be synthesized directly on the material or fiber (Kuhn et al. 1987). In Kuhn's work, the material or fiber was immersed in a liquid polymer solution and a coating of electrically conductive polymer was formed on the surface of the material in the presence of an oxidizing agent. This process can be used to form electrically conductive circuits on fabrics.

Adams ze współpracownikami opisali jeszcze inną technikę wykonania materiału elektroprzewodzącego. Na tkaninę nanosili cienką warstwę polimeru elektroprzewodzącego a następnie usuwali polimer z wybranych miejsc, za pomocą strumienia wody o wysokim ciśnieniu (Adams 1990). Bardziej precyzyjną metodę zastosował Gregory ze współpracownikami (Gregory 1990). Warstwę domieszkowanego polimeru elektroprzewodzącego (polipyrolu) nanosił na tkaninę a następnie w wybrane miejsca tkaniny stosował czynnik redukujący. W miejscach, gdzie zastosowano reduktor osiągnięto zmianęAdams and colleagues described yet another technique for making an electrically conductive material. They applied a thin layer of electrically conductive polymer to the fabric and then removed the polymer from selected places with a high pressure water jet (Adams 1990). A more precise method was used by Gregory et al. (Gregory 1990). A layer of doped electrically conductive polymer (polypyrole) was applied to the fabric and then a reducing agent was applied to selected areas of the fabric. A change has been achieved in places where a reducer is used

PL 232 097 B1 przewodności materiału. Czynnik redukujący był stosowany w wybranych miejscach w różnych wartościach stężenia, w różnym czasie oraz w różnych wartościach temperatury. W ten sposób uzyskano materiał o niejednorodnej przewodności elektrycznej.The conductivity of the material. The reducing agent was used in selected places at different concentration values, at different times and at different temperature values. In this way, a material with inhomogeneous electrical conductivity was obtained.

Kolejną techniką wytwarzania tekstyliów elektroprzewodzących jest technika nanoszenia materiału elektroprzewodzącego na włókna, z których wykonywana jest przędza a następnie tkanina. Akbarov i zespół stosowali nanoszenie niklu na włókna PAN (poliakrylonitrylowe). Włókna poddawano kąpieli w NiCl2 oraz COCI2 a następnie suszono przez 20 min w 413K. (Akbarov 2005). Podobną metodę zastosowali Tsukada z zespołem. Elektroprzewodzący polielektrolit, poli (3,4-etyIenodioksytiofen) poli (styrenosulfonian) (PEDOT-PSS) był elektrochemicznie łączony z przędzą jedwabną. Po dodaniu glicerolu uzyskano dodatkowo wzrost przewodności elektrycznej z 0.00117 S/cm (rezystancja 2.62 Mohm/cm) na 0.102 S/cm (20.6 kohm/cm ) (Tsukada 2012).Another technique for the production of electrically conductive textiles is the technique of applying an electrically conductive material to the fibers from which the yarn is made and then the fabric. Akbarov and his team used nickel deposition on PAN (polyacrylonitrile) fibers. The fibers were soaked in NiCl2 and COCl2 and then dried for 20 min in 413K. (Akbarov 2005). Tsukada and his team used a similar method. An electroconductive polyelectrolyte, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrene sulfonate) (PEDOT-PSS) was electrochemically bonded to the silk yarn. After adding glycerol, an additional increase in electrical conductivity was obtained from 0.00117 S / cm (resistance 2.62 Mohm / cm) to 0.102 S / cm (20.6 kohm / cm) (Tsukada 2012).

Guo Ronghui w swojej pracy doktorskiej opracował metodę nanoszenia warstw miedzi i niklu na tkaninę poliestrową. Tkanina była niklowana chemicznie (galwanizacja bezprądowa) w NiSO4 (Ronghui 2010). Podobną metodę zastosowali Schwarz ze współpracownikami, którzy w swoich badaniach pokrywali włókna paraaramidowe miedzią. Miedź wykazuje dobrą przyczepność do polipyrolu dlatego na włókno nanoszono warstwę polipyrolu a następnie warstwę miedzi. Wraz ze wzrostem czasu nanoszenia rosła grubość warstwy miedzi i spadała ekspotencjalnie rezystancja włókien (Schwarz 2012). W innych pracach również stosowano nanoszenie na tkaniny tekstylne polipyrolu a następnie cząstek metali (Dall'Acqua i in. 2004, Kim 2004, Boutrois 1997).Guo Ronghui in his doctoral dissertation developed a method of applying copper and nickel layers to polyester fabric. The fabric was chemically nickel plated (electroless electroplating) in NiSO4 (Ronghui 2010). A similar method was used by Schwarz and his colleagues who covered para-aramid fibers with copper in their research. Copper shows good adhesion to polypyrole, therefore a layer of polypyrole was applied to the fiber and then a layer of copper. As the time of application increased, the thickness of the copper layer increased and the resistance of the fibers exponentially decreased (Schwarz 2012). Other works also used the application of polypyrrole to textile fabrics followed by metal particles (Dall'Acqua et al. 2004, Kim 2004, Boutrois 1997).

W celu opracowania materiałów elektroprzewodzących do tekstyliów inteligentnych podejmowane są również prace w zakresie nanoszenia materiałów elektroprzewodzących na podłoża tekstylne metodą napylania magnetronowego [Ziaja 2008, Nowak i in.].In order to develop electrically conductive materials for intelligent textiles, work is also undertaken on the application of electrically conductive materials to textile substrates using the method of magnetron sputtering [Ziaja 2008, Nowak et al.].

W pracy Nowak i współpracownicy wytworzyli miedziane ścieżki elektroprzewodzące techniką rozpylania magnetronowego na podłożu z polipropylenowej włókniny spun-bounded o masie powierzchniowej 50 g/m2 i grubości 0,5 mm. Autorom nie udało się uzyskać ścieżki elektroprzewodzącej o rezystywności mniejszej niż 50 Qm/m i szerokości mniejszej niż 4 mm. Ponadto stwierdzono, że warstwa metaliczna nie jest tak elastyczna jak podłoże tekstylne, więc przy niewielkich ruchach podłoża ulega ona uszkodzeniu. Jak wynika z danych literaturowych (Parka i in. 2007), stosowanie na tekstyliach naniesienia z miedzi jest obarczone ryzykiem, gdyż miedź jest niestabilna termodynamicznie w warunkach atmosferycznych.In the work, Nowak et al. Created copper electrically conductive tracks using the magnetron sputtering technique on a substrate made of a spun-bounded polypropylene nonwoven fabric with an area weight of 50 g / m 2 and a thickness of 0.5 mm. The authors were not able to obtain an electrically conductive path with a resistivity of less than 50 Qm / m and a width of less than 4 mm. Moreover, it has been found that the metal layer is not as flexible as the textile substrate, so it is damaged by slight movements of the substrate. As shown in the literature (Parka et al. 2007), the use of copper deposition on textiles is at risk, as copper is thermodynamically unstable under atmospheric conditions.

Z przeglądu literatury wynika, że w badaniach materiały elektroprzewodzące nanoszono również metodą sitodruku. W pracy Kazani i współpracowników [Kazani 2012] nanoszono pasty z cząstkami srebra (Electrodag PF 410 firmy Acheson oraz 5025 firmy DuPont) na tkaniny o różnym składzie surowcowym (bawełna, wiskoza, poliamid, poliester mieszanki bawełna/poliester oraz wiskoza/poliester). Autorzy stwierdzili, że rezystancja uzyskanych naniesień zależała od podłoża tekstylnego. Dla jednego rodzaju pasty uzyskano różne rezystancje na różnych podłożach. Stwierdzono również, że dla każdej z past inne było jej rozprowadzenie na materiałach. Ponadto stwierdzono, że rezystancja/π pasty na tkaninie jest znacznie wyższa niż deklarowana przez producenta, co może się wiązać z faktem, że pasta wnika w strukturę tkaniny a wartość podawana przez producenta dotyczy pomiarów na płaskim i gładkim podłożu. Autorzy badali również rezystancję/π naniesień po symulacji użytkowania tj. po ścieraniu oraz praniu. Po cyklach ścierania tkaniną wełnianą stwierdzono względną zmianę rezystancji/π od 14% do 579%. Po cyklach prania również stwierdzono znaczny wzrost rezystancji/π. W celu zabezpieczenia naniesienia przed uszkodzeniem w wyniku ścierania lub prania, autorzy zastosowali powłokę z termoplastycznego poliuretanu o grubości 80 μm co pozwoliło uzyskać dla dwóch z ośmiu materiałów brak zmiany rezystancji po praniu.The literature review shows that in the research, electrically conductive materials were also applied by screen printing. In the work of Kazani et al. [Kazani 2012], pastes with silver particles (Electrodag PF 410 by Acheson and 5025 by DuPont) were applied on fabrics with different raw material composition (cotton, viscose, polyamide, polyester, cotton / polyester blends and viscose / polyester). The authors found that the resistance of the obtained deposition depended on the textile substrate. For one type of paste, different resistances were obtained on different substrates. It was also found that each of the pastes had a different distribution on the materials. Moreover, it was found that the resistance / π of the paste on the fabric is much higher than that declared by the manufacturer, which may be due to the fact that the paste penetrates the fabric structure and the value given by the manufacturer relates to measurements on a flat and smooth substrate. The authors also investigated the resistance / π of deposition after simulation of use, i.e. after abrasion and washing. After the cycles of abrasion with woolen fabric, a relative change in resistance / π was found from 14% to 579%. After the washing cycles, a significant increase in the resistance / π was also found. In order to protect the application against damage due to abrasion or washing, the authors used a coating of thermoplastic polyurethane with a thickness of 80 μm, which allowed to obtain for two out of eight materials no change in resistance after washing.

W przedstawionych powyżej doniesieniach literaturowych wykazano jak wiele prac było prowadzonych w kierunku opracowania tekstyliów elektroprzewodzących pod kątem zastosowania w odzieży inteligentnej. Jednak aby ocenić ich przydatność do zastosowania w układach tekstronicznych, należy wykonać nie tylko badania rezystancji lub rezystancji/π ale również sprawdzić te naniesienia w praktycznym zastosowaniu w formie ścieżek elektroprzewodzących w układzie elektrycznym lub elektronicznym w zależności od ich przeznaczenia i obciążenia prądem.The literature reports presented above show how much work was carried out to develop electrically conductive textiles for use in intelligent clothing. However, to assess their suitability for use in textronic systems, it is necessary to perform not only resistance or resistance / π tests, but also to check these deposition in practical application in the form of electrically conductive paths in an electric or electronic system, depending on their purpose and current load.

Linie transmisyjneTransmission lines

W odniesieniu do zastosowania ścieżek elektroprzewodzących, bardzo ważne są ich parametry elektryczne. Inne są wymagania dla linii przeznaczonych dla stałych lub wolnozmiennych prądów np. dla linii doprowadzającym zasilanie i inne dla linii transmitujących sygnał wysokich częstotliwości np.With regard to the use of electrically conductive paths, their electrical parameters are very important. The requirements for lines intended for constant or slowly changing currents are different, e.g. for power supply lines, and other requirements for lines transmitting high-frequency signals, e.g.

PL 232 097 Β1 magistrale danych komputerowych, linie doprowadzające sygnał wysokiej częstotliwości do anten tekstylnych. (Krucińska i in. 2008), linie przesyłające sygnał w standardzie USB 3.0. (Leśniowski 2013).PL 232 097 Β1 computer data buses, high-frequency signal lines to textile antennas. (Krucińska et al. 2008), lines transmitting signals in the USB 3.0 standard. (Leśniowski 2013).

W przypadku linii stałoprądowych lub sygnałów wolnozmiennych przy opracowaniu takiej linii ważna jest jej rezystancja elektryczna oraz obciążalność elektryczna, wyrażona poprzez maksymalny prąd jaki można przesyłać linią bez niebezpieczeństwa jej uszkodzenia pod wpływem wytworzonego ciepła. Wiąże się to z maksymalnym dopuszczalnym prądem, jaki można przesłać linią zasilającą. Linie o dużej obciążalności cieplnej mogą być używane w odzieży z tekstylnymi systemami grzejnymi (Kurczewska i in.2008, Leśniowski 2013) w formie płaskich wyrobów włókienniczych wykonanych z elektroprzewodzącej przędzy oporowej lub oporowych naniesień elektroprzewodzących.In the case of DC lines or slow-changing signals, when designing such a line, its electrical resistance and electrical loadability are important, expressed as the maximum current that can be transmitted through the line without the risk of damaging it due to the generated heat. This is related to the maximum allowable current that can be sent through the power line. Lines with high thermal load capacity can be used in clothing with textile heating systems (Kurczewska et al. 2008, Leśniowski 2013) in the form of flat textile products made of electrically conductive resistance yarn or electroconductive resistance coatings.

Dla linii transmitującej sygnały o dużej częstotliwości jednym z podstawowych parametrów linii sygnałowej jest jej impedancja falowa (charakterystyczna). Dla linii bezstratnej wyraża się ona wzorem:For a line transmitting high-frequency signals, one of the basic parameters of a signal line is its wave impedance (characteristic). For a lossless line, it is expressed as:

gdzie:where:

L - jednostkowa indukcyjność linii,L - unit line inductance,

C - jednostkowa pojemność linii.C - unit line capacity.

W rzeczywistej linii sygnałowej występują straty na rezystancji szeregowej elementów elektroprzewodzących, straty na rezystancji szeregowej elementów przewodzących oraz straty dielektryczne wywołane istnieniem kondunktancji G o wartości mniejszej niż nieskończoność. Dla takiej linii impedancja wyraża się wzorem:In the real signal line, there are losses in series resistance of electrically conductive elements, losses in series resistance of conductive elements and dielectric losses due to the existence of a conductance G of less than infinity. For such a line, the impedance is expressed by the formula:

Zc 1 R+jcoLZ c 1 R + jcoL

G+jcoC gdzie:G + jcoC where:

R-szeregowa rezystancja jednostkowa części przewodzącej linii,R-series unit resistance of the conducting part of the line,

G - jednostkowa kondunktancja dielektryka, ω - pulsacja w rad/s.G - unit dielectric conductance, ω - pulsation in rad / s.

Na parametry elektryczne (R, L, G, C) projektowanej linii przesyłowej mają wpływ właściwości elektryczne materiałów oraz konfiguracja geometryczna. Zmiany tych wielkości na długości linii mają wpływ na jej impedancję falową i powodują powstawanie nierównomierności impedancji falowej wzdłuż linii sygnałowej. Ma to podstawowy wpływ na jakość transmisji sygnału elektrycznego przez linię. Nierównomierność impedancji falowej prowadzi do odbić transmitowanej fali i nakładania się na falę bieżącą a to może powodować silne zniekształcenie przesyłanej informacji a nawet brak możliwości ich przesyłu.The electrical parameters (R, L, G, C) of the designed transmission line are influenced by the electrical properties of the materials and the geometric configuration. Changes in these quantities along the length of the line affect its wave impedance and cause the appearance of uneven wave impedance along the signal line. This has a major impact on the quality of the electrical signal transmission over the line. The unevenness of the wave impedance leads to reflection of the transmitted wave and overlapping with the traveling wave and this may cause a strong distortion of the transmitted information and even the inability to transmit it.

Ważnym parametrem charakteryzującym właściwości transmisyjne linii jest stała propagacji y.An important parameter characterizing the transmission properties of the line is the propagation constant y.

y = -J(R+jaL)(G+jaC) =a + pjy = -J (R + jaL) (G + jaC) = a + pj

Wartość rzeczywistą stałej propagacji stanowi współczynnik a, (współczynnik osłabienia), którego wartość określa tłumienie sygnału transmitowanego przez linię. Im większa wartość a oraz im dłuższa linia sygnałowa, tym większym zmianom ulega amplituda transmitowanej fali po przejściu przez linię.The actual value of the propagation constant is the factor a, (attenuation factor), the value of which determines the attenuation of the signal transmitted over the line. The greater the value of a and the longer the signal line, the greater the variation in the amplitude of the transmitted wave after passing through the line.

Standardowo dla linii przesyłowych przyjmuje się impedancję charakterystyczną 50 Ω. W literaturze opisano pomiary parametrów elektrycznych tekstronicznych linii sygnałowych dla różnych konstrukcji tych linii. Cottet ze współpracownikami (Cottet 2003) wykonali próby różnych linii transmisyjnych wykonanych z tkaniny z miedzianych drutów pokrytych poliestroimidową izolacją oraz skręconych z przędzą poliestrową. Opracowane linie różniły się liczbą ścieżek masy (od 1 do 2) i sygnałowych (od 1 do 3). Po wykonaniu pomiarów impedancji falowej dla linii tekstylnej o długości 15 cm stwierdzono znaczną różnicę między wartością zmierzoną a wartością odniesienia Zc = 50 Ω. Uzyskano wyniki od 120 Ω do 320 Ω. Ponadto stwierdzono, że wartość impedancji falowej zmniejsza się wraz ze wzrostem liczby ścieżek sygnałowych. Powoduje to znaczną tłumienność sygnału. Potwierdziły to przeprowadzone badania tłumienia w zależności od częstotliwości sygnału. Pasmo przenoszenia linii w (-3 dB) nie przekracza 1 GHz. W celu zapobiegania zniekształceniom należy wówczasAs a standard, a characteristic impedance of 50 Ω is assumed for transmission lines. Measurements of the electrical parameters of textronic signal lines for various designs of these lines are described in the literature. Cottet and colleagues (Cottet 2003) tested various transmission lines made of copper wire fabric covered with polyesterimide insulation and twisted with polyester yarn. The developed lines differed in the number of ground paths (from 1 to 2) and signal paths (from 1 to 3). After measuring the wave impedance for a textile line 15 cm long, a significant difference was found between the measured value and the reference value Z c = 50 Ω. Results ranging from 120 Ω to 320 Ω were obtained. Moreover, it has been found that the value of the wave impedance decreases with increasing the number of signal paths. This causes significant signal attenuation. This was confirmed by the conducted tests of attenuation depending on the signal frequency. The line frequency response in (-3 dB) shall not exceed 1 GHz. In order to prevent distortion you should then

PL 232 097 B1 stosować układy dopasowujące między linią sygnałową a źródłem oraz między linią sygnałową a odbiornikiem transmitowanego sygnału, co bardzo utrudnia konstrukcję układu sygnałowego.The use of matching circuits between the signal line and the source, and between the signal line and the receiver of the transmitted signal, makes the design of the signal system very difficult.

Z kolei w badaniach Pourdeyhimii i współpracowników nanoszono metodą sitodruku trzy rodzaje past elektroprzewodzących na powierzchnię włókniny (Pourdeyhimii 2006). Pasty pochodzące od różnych producentów Creative Materials, Du Pont 50025 oraz DuPont 509 różniły się lepkością oraz napięciem powierzchniowym. Pasty charakteryzujące się większą lepkością wykazywały większą stabilność impedancji linii w czasie ale również większą podatność na uszkodzenia. Wartość impedancji opracowanych linii również wynosiła znacznie powyżej zamierzonej wartości Zc = 50 Ω. Stwierdzono również, że w zależności od rodzaju pasty uzyskuje się różne dokładności wykonania ścieżek linii, a to wpływa na wartość jej impedancji.In turn, in the research of Pourdeyhimia and colleagues, three types of electrically conductive pastes were applied to the surface of the nonwoven fabric by screen printing (Pourdeyhimii 2006). The pastes from different manufacturers Creative Materials, Du Pont 50025 and DuPont 509, differed in viscosity and surface tension. The pastes characterized by higher viscosity showed greater stability of line impedance over time, but also greater susceptibility to damage. The impedance value of the developed lines was also well above the intended value of Zc = 50 Ω. It was also found that depending on the type of paste, different accuracy of the line paths execution is obtained, and this affects the value of its impedance.

Z przedstawionego powyżej przeglądu literatury wynika, że pomimo przeprowadzonych wielu badań w zakresie opracowania tekstyliów elektroprzewodzących oraz prób wykonania linii transmisyjnych, ciągle pozostaje nierozwiązanych wiele problemów zastosowania opracowanych rozwiązań w praktyce w odzieży inteligentnej.The literature review presented above shows that despite the conducted many studies in the field of the development of electrically conductive textiles and attempts to make transmission lines, there are still many unsolved problems of applying the developed solutions in practice in intelligent clothing.

Największy problem stanowią łączenia elementów elektronicznych z tekstyliami elektroprzewodzącymi. Bardzo trudno jest uzyskać połączenia trwałe, o odpowiedniej rezystancji odporne na działania mechaniczne (Stęplewski 2013). Najczęściej wykorzystywane metody to stosowanie metalowych nap lub zszywanie elementów nićmi elektroprzewodzącymi. Na Politechnice Łódzkiej zrealizowano projekt, w którym opracowano elektroprzewodzące taśmy samoczepne do zastosowania w układach tekstronicznych (Zięba i in. 2012) ale nie są one dostępne w ofercie handlowej. Ponadto mogą być stosowane w specjalnie zaprojektowanych układach.The biggest problem is connecting electronic components with electrically conductive textiles. It is very difficult to obtain permanent connections with appropriate resistance, resistant to mechanical effects (Stęplewski 2013). The most commonly used methods are the use of metal naps or stitching elements with electrically conductive threads. At the Lodz University of Technology, a project was implemented in which electrically conductive adhesive tapes were developed for use in textronic systems (Zięba et al. 2012), but they are not available in the commercial offer. Moreover, they can be used in specially designed systems.

Kolejny problem stanowi precyzja nanoszenia ścieżek elektroprzewodzących. Przy zastosowaniu metod nanoszenia warstw elektroprzewodzących na cały materiał a następnie usuwania wybranych części elektroprzewodzących trudno o osiągnięcie precyzji naniesienia ścieżek elektroprzewodzących. Bardzo dużą trudność stanowi również uzyskanie odporności tekstylnej linii transmisyjnej na cykle konserwacji oraz działania mechaniczne, zwłaszcza przy nanoszeniu na tekstylia cząstek metali metodą magnetronową. Uzyskuje się naniesienia nieelastyczne i bardzo mało odporne na działania mechaniczne. Ponadto jak wynika z literatury, przy tej metodzie nanoszenia m ateriału elektroprzewodzącego zaobserwowano ograniczenia w szerokości wykonania ścieżek elektroprzewodzących. Dobre wyniki w zakresie niskiej rezystywności materiału po ścieraniu i praniu uzyskano w przypadku nanoszenia past elektroprzewodzących metodą sitodruku i zabezpieczania ich kolejną warstwą z termoplastycznego poliuretanu. Niestety autorzy wykonali naniesienia na dużej płaszczyźnie a nie wykonali ścieżek elektroprzewodzących. W związku z tym nie oceniono ich obciążalności prądowej, która przy niskich rezystancjach w połączeniu z podłożami bawełnianym, wiskozowym oraz poliestrowym wydaje się nie rokować dużej odporności na przepływ prądu. Z przeglądu literatury wynika również, że zastosowanie jednego wariantu naniesienia na różnych podłożach tekstylnych o różnych splotach, gęstości wątku oraz osnowy przynosi rezultaty w postaci różnych rezystancji/π oraz odporności na użytkowanie i bez przeprowadzenia prób nie można przewidzieć efektu.Another problem is the precision of applying electrically conductive paths. When applying the methods of applying electrically conductive layers to the entire material and then removing selected electrically conductive parts, it is difficult to achieve the precision of applying electrically conductive tracks. It is also very difficult to obtain the resistance of the textile transmission line to maintenance cycles and mechanical operations, especially when applying metal particles to the textiles by the magnetron method. The results are inflexible and very little resistant to mechanical effects. Moreover, as it results from the literature, limitations in the width of the electrically conductive paths were observed with this method of applying the electrically conductive material. Good results in terms of low resistivity of the material after abrasion and washing were obtained when applying electroconductive pastes by screen printing and securing them with another layer of thermoplastic polyurethane. Unfortunately, the authors made plots on a large plane and did not make electrically conductive paths. Therefore, their current-carrying capacity has not been assessed, which, with low resistances in combination with cotton, viscose and polyester substrates, does not seem to predict high resistance to current flow. The literature review also shows that the application of one variant of the application on various textile substrates with different weaves, weft and warp densities brings results in the form of different / π resistances and resistance to use, and the effect cannot be predicted without testing.

Sposób otrzymywania materiałów tekstylnych elektroprzewodzących, zwłaszcza do zastosowania w wyrobach odzieżowych polega na tym, że kopolimer etylenowo-oktenowy uplastycznia się poprzez mieszanie, następnie dodaje się napełniacz w postaci sadzy elektroprzewodzącej o wielkości ziarna 10-210 nm w ilości 15-30 cz. wagowych na 100 cz. wagowych kauczuku lub cząstek srebra o wielkości 1,5-5 um w ilości 25-50 cz. wagowych na 100 cz. wagowych kauczuku i kontynuuje mieszanie, po czym ewentualnie dodaje się jedną ciecz jonową wybraną z grupy: heksafluorofosforan 1-heksylo-3-metyloimidazoliowy, heksafluorofosforan 1-butylo-3-metyloimidazoliowy, chlorek 1-butylo-3-metyloimidazoliowy w ilości od 2 cz. wag. do 3 cz. wag. na 100 cz. wagowych kauczuku i ponownie miesza do uzyskania homogennej mieszaniny. Tak uzyskaną mieszaninę poddaje się walcowaniu i formowaniu w postaci arkuszy. W przypadku mieszanek nie zawierających cieczy jonowej poddaje się je wytłaczaniu po procesie walcowania formując w głowicy wytłaczarki pożądane arkusze. Uzyskane arkusze tnie się na pasy, układa na tkaninie w pożądany wzór i wulkanizuje z tkaniną.The method of obtaining electrically conductive textiles, especially for use in clothing products, consists in plasticizing the ethylene-octene copolymer by mixing, and then adding the filler in the form of electrically conductive carbon black with a grain size of 10-210 nm in the amount of 15-30 parts. by weight per 100 parts by weight of rubber or silver particles with a size of 1.5-5 µm in an amount of 25-50 parts. by weight per 100 parts by weight of rubber and mixing is continued, and then optionally one ionic liquid selected from the group: 1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride in an amount from 2 pg. wt. up to 3 pcs. wt. for 100 parts by weight of rubber and re-mixed until a homogeneous mixture is obtained. The mixture thus obtained is rolled and formed into sheets. In the case of mixtures containing no ionic liquid, they are extruded after the rolling process to form the desired sheets in the extruder head. The sheets obtained are cut into strips, laid on the fabric in the desired pattern and vulcanized with the fabric.

P r z y k ł a dP r z k ł a d

Zastosowane materiałyMaterials used

Celem prób zastosowania tego polimeru było uzyskanie kompozytów elastycznych odpornych mechanicznie, przede wszystkim na zginanie, ścieranie tak, aby można je było zastosować w wyrobachThe aim of the attempts to use this polymer was to obtain flexible composites mechanically resistant, primarily to bending and abrasion, so that they could be used in products

PL 232 097 Β1 odzieżowych. W celu nadania polimerom właściwości elektroprzewodzących zastosowano napełniacze opisane poniżej. Zastosowano materiały opisane poniżej.PL 232 097 Β1 for clothing. The fillers described below were used to impart electrically conductive properties to the polymers. The materials described below were used.

PolimerPolymer

Jako polimer zastosowano:The following were used as the polymer:

• kopolimer etylenowo-oktenowy (EOR) - bez zespołu sieciującego, nazwa handlowa: Engage 8150, stopień krystaliczności: 27%, lepkość wg. Mooney’a (ML(1+4) 121°C): 16, producent: The Dow Chemical Company, USA• ethylene-octene copolymer (EOR) - without cross-linker, trade name: Engage 8150, degree of crystallinity: 27%, viscosity acc. To Mooney (ML (1 + 4) 121 ° C): 16, manufacturer: The Dow Chemical Company, USA

NapełniaczeFillers

Zastosowano następujące napełniacze tj. cząstki elektroprzewodzące:The following fillers were used, i.e. electrically conductive particles:

• sadza elektroprzewodząca, • cząstki srebra,• electrically conductive carbon black, • silver particles,

W tabeli 1 przedstawiono oznaczenia i charakterystykę zastosowanych napełniaczy.Table 1 shows the designations and characteristics of the fillers used.

Tabela 1Table 1

Oznaczenia zastosowanych napełniaczy elektroprzewodzącychDesignations of the electrically conductive fillers used

Ozn. Napełniacza Ident. The filler Rodzaj napełniacza Type of filler Wielkość cząstek Particle size a and Sadza elektroprzewodząca (Printex) Electrically conductive carbon black (Printex) (10 — 210) nm (10 - 210) nm c c Cząstki srebra (Srebro płatkowe AX20L) Silver particles (Silver flake AX20L) (1,5-5) pm (średnio 2,5 pm) (1.5-5) pm (mean 2.5 pm)

CIECZE JONOWE:IONIC LIQUIDS:

> ciecz jonowa 1 (hydrofobowa) heksafluorofosforan 1-heksylo-3-metyloimidazoliowy [PF6][hmim] producent: Sigma Aldrich > ciecz jonowa 2 (hydrofilowa) heksafluorofosforan 1-butylo-3-metyloimidazoliowy [PF6][bmim] producent: Sigma Aldrich > ciecz jonowa 3 (hydrofilowa) chlorek 1-butylo-3-metyloimidazoliowy [Cl][bmim] producent: Sigma Aldrich> ionic liquid 1 (hydrophobic) 1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate [PF6] [hmim] manufacturer: Sigma Aldrich> ionic liquid 2 (hydrophilic) 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate [PF6] [bmim] manufacturer: > ionic liquid 3 (hydrophilic) 1-butyl-3-methylimidazolium chloride [Cl] [bmim] manufacturer: Sigma Aldrich

MATERIAŁY TEKSTYLNETEXTILE MATERIALS

Jako materiał tekstylny zastosowano tkaninęFabric was used as a textile material

Składy opracowanych błon polimerowych przeznaczonych do wulkanizacji z materiałami tekstylnymiThe compositions of the developed polymer films for vulcanization with textile materials

W celu wykonania błon polimerowych do wulkanizacji z materiałami tekstylnymi opracowano dwie serie mieszanek polimerowych różniące się rodzajem napełniaczy. Wykonano:In order to make polymer films for vulcanization with textiles, two series of polymer blends, differing in the type of fillers, were developed. Done:

• w pierwszej serii polimery z dodatkiem sadzy elektroprzewodzącej • w drugiej serii polimery z dodatkiem cząstek srebra• in the first series, polymers with the addition of electrically conductive carbon black; • in the second series, polymers with the addition of silver particles

Wykonano 20 wariantów mieszanek z dodatkiem sadzy oraz 8 mieszanek z dodatkiem srebra. W ramach każdej z grup zastosowane różne składy mieszanek: tj. różną zawartość napełniacza, dodatki w postaci cieczy jonowych. Alternatywnie zastosowano metodę wytłaczania polimeru.20 variants of mixtures with the addition of carbon black and 8 mixtures with the addition of silver were made. Within each group, different blend compositions were used: i.e. different filler content, additives in the form of ionic liquids. Alternatively, the method of extrusion of the polymer was used.

Poniżej podano składy mieszanek.The compositions of the blends are given below.

MIESZANKI Z DODATKIEM SADZY ELEKTROPRZEWODZĄCEJMIXTURES WITH THE ADDITION OF ELECTROCONDUCTIVE SOOT

W tabeli 2 podano skład mieszanek polimerowych z dodatkiem sadzy elektroprzewodzącej.Table 2 shows the composition of polymer blends with the addition of electrically conductive carbon black.

PL 232 097 Β1PL 232 097 Β1

Tabela 2Table 2

Skład mieszanek polimerowych z kopolimeru etylenowo - oktenowego bez zespołu sieciującego z dodatkiem sadzy elektroprzewodzącej, cieczy jonowych oraz z zastosowaniem procesu wytłaczaniaComposition of polymer blends from ethylene-octene copolymer without crosslinking unit with the addition of electrically conductive carbon black, ionic liquids and with the use of the extrusion process

Oznaczenie mieszanki Designation of the mixture EOR [phr] EOR [phr] PRINTEX [phr] PRINTEX [phr] DCP [phr] DCP [phr] Ciecz jonowa Ionic liquid 100 100 15-30 15-30 0 0 Brak cieczy jonowej No ionic liquid 100 100 15-30 15-30 0 0 Ciecz 1 Liquid 1 100 100 15-30 15-30 0 0 Ciecz 2 Liquid 2 100 100 15-30 15-30 0 0 Ciecz 3 Liquid 3 100 100 15-30 15-30 0 0 Brak cieczy jonowej, proces wytłaczania No ionic liquid, extrusion process

MIESZANKI Z DODATKIEM CZĄSTEK SREBRAMIXTURES WITH ADDED SILVER PARTICLES

W tabeli 3 podano skład mieszanek polimerowych z dodatkiem cząstek srebra.Table 3 shows the composition of the polymer blends with the addition of silver particles.

Tabela 3Table 3

Skład mieszanek polimerowych z kopolimeru etylenowo - oktenowego bez zespołu sieciującego z dodatkiem srebra, cieczy jonowych oraz z zastosowaniem procesu wytłaczaniaComposition of polymer blends from ethylene-octene copolymer without cross-linker with the addition of silver, ionic liquids and using the extrusion process

EOR [phrl EOR [phrl Srebro [phr] Silver [phr] DCP [phrl DCP [phrl Ciecz jonowa Ionic liquid 100 100 25 - 50 25 - 50 0 0 Brak cieczy jonowej referencyjna No reference ionic liquid 100 100 50 50 0 0 Ciecz 1 Liquid 1 100 100 50 50 0 0 Ciecz 2 Liquid 2 100 100 50 50 0 0 Ciecz 3 Liquid 3 100 100 50 50 0 0 Brak cieczy jonowej, proces wytłaczania No ionic liquid, extrusion process

Technologia wytworzenia polimerów elektroprzewodzących oraz błon polimerowych i wulkanizatów Poniżej przedstawiono opis sporządzania mieszanek polimerowychTechnology of producing electrically conductive polymers, polymer films and vulcanizates Below is a description of the preparation of polymer blends

Etap 1Level 1

Mieszanki polimerowe sporządzone zostały za pomocą mieszarki laboratoryjnej, firmy Brabender GmbH & Co. KG.The polymer blends were prepared with the use of a laboratory mixer by Brabender GmbH & Co. KG.

Najpierw uplastyczniano przez ok. 5 minut sam polimer, następnie dodawano odpowiednią ilość napełniacza i kontynuowano mieszanie przez kolejne 5 minut. Ostatnim etapem było dodanie cieczy jonowej tam, gdzie to miało zastosowanie i dalsze mieszanie przez kolejne 5 minut w celu homogenizacji mieszaniny.First, the polymer itself was plasticized for about 5 minutes, then an appropriate amount of filler was added and mixing was continued for another 5 minutes. The last step was adding the ionic liquid where applicable and further mixing for a further 5 minutes to homogenize the mixture.

Parametry mieszarki:Mixer parameters:

Objętość komory: V=80 [cm3];Chamber volume: V = 80 [cm 3 ];

Zakres pomiarowy momentu obrotowego: 0-200 [Nm];Torque measuring range: 0-200 [Nm];

Stosunek obrotowy wirników: 2:3;Rotor Rotation Ratio: 2: 3;

Medium grzewcze: olej parafinowy;Heating medium: paraffin oil;

Masa próbki: 70-80 [g];Sample weight: 70-80 [g];

Temperatura: 333 [K];Temperature: 333 [K];

Czas mieszania: 10 [min.];Time of mixing: 10 [min.];

Czas wykonywania mieszanki - 15 minut.Time for making the mixture - 15 minutes.

PL 232 097 B1PL 232 097 B1

Etap 2Stage 2

Mieszanki polimerowe przygotowane metodą 1 zostały następnie ujednolicone oraz uformowane w postaci arkuszy o grubości ok. 3 mm za pomocą walcarki laboratoryjnej.The polymer blends prepared with method 1 were then standardized and formed into sheets with a thickness of approx. 3 mm using a laboratory rolling mill.

Parametry walcarki:Rolling mill parameters:

> długość walców L = 450 [mm];> rollers length L = 450 [mm];

> średnica walców D = 200 [mm];> roll diameter D = 200 [mm];

> szerokość szczeliny między walcami: 1,5-3,0 [mm];> width of the gap between the rolls: 1.5-3.0 [mm];

> szybkość obrotowa walca przedniego: Vp = 16 [obr./min];> rotational speed of the front roller: Vp = 16 [rpm];

> frykcja: 1,0 - 1,2;> friction: 1.0 - 1.2;

> średnia temperatura walców: 300 [K];> average temperature of rolls: 300 [K];

Czas sporządzania mieszanki - 15 minut.Mixing time - 15 minutes.

Etap 3 opcjonalny wtedy gdy nie ma cieczy jonowejStage 3 optional when there is no ionic liquid

Wytłaczanie wybranych mieszanek polimerowychExtrusion of selected polymer blends

Wybrane mieszanki polimerowe po procesie walcowania, poddano wytłaczaniu na mikrowytłaczarce laboratoryjnej Lab-Station Plasti-Corder N50 firmy Brabender GmbH & Co. KG. Proces wytłaczania polegał na uplastycznieniu mieszanki za pomocą ślimaków, po czym mieszanka kierowana była do głowicy wytłaczarskiej, formującej pod ciśnieniem pożądany kształt wytłoczyny. Charakterystyczną cechą tego procesu jest możliwość otrzymywania wytłoczyn o zorientowanej strukturze.After the rolling process, selected polymer mixtures were extruded on a Lab-Station Plasti-Corder N50 laboratory micro-extruder by Brabender GmbH & Co. KG. The extrusion process consisted in plasticizing the mixture with screws, and then the mixture was directed to the extrusion head, forming the desired shape of the extrudate under pressure. A characteristic feature of this process is the possibility of obtaining pomace with an oriented structure.

Z przewalcowanych mieszanek wycięto cienkie paski. Zasilanie wytłaczarki surowcem przeprowadzano możliwie równomiernie. Po zakończeniu wytłaczania jednej mieszanki, w otworze zasilającym umieszczano czysty polimer, po czym przystępowano do wytłaczania kolejnej mieszanki. Zastosowano głowicę z ustnikiem prostokątnym. Podczas wytłaczania mieszanek, regulowano prędkość obrotową w zakresie 25:45 obr./min w taki sposób, aby ciśnienie i temperatura wewnątrz głowicy nie przekraczały dopuszczalnych wartości wskazanych poniżej. Wytłoczyny wykonane zostały zgodnie z normą ASTM D 2233Thin strips were cut from the rolled mixtures. The feed to the extruder with raw material was carried out as evenly as possible. After extrusion of one blend was completed, pure polymer was placed in the feed port and the next blend was extrusion. A head with a rectangular mouthpiece was used. During the extrusion of the mixtures, the rotation speed was adjusted in the range of 25:45 rpm in such a way that the pressure and temperature inside the head did not exceed the limits indicated below. The extrudates were made in accordance with the ASTM D 2233 standard

Parametry wytłaczarki:Extruder parameters:

• średnica ślimaka: 19 mm;• screw diameter: 19 mm;

• długość ślimaka: 190 mm;• screw length: 190 mm;

• stosunek długości ślimaka do jego średnicy (L/D): 10;• ratio of the length of the screw to its diameter (L / D): 10;

• maksymalny moment obrotowy: 150 Nm;• maximum torque: 150 Nm;

• maksymalna temperatura pracy: 300°C;• maximum working temperature: 300 ° C;

• maksymalne ciśnienie masy: 700 bar;• maximum mass pressure: 700 bar;

• zdolność wytwórcza 0,5:5 kg/h;• production capacity 0.5: 5 kg / h;

Wulkanizacja mieszanek - sporządzanie kompozytów polimer-tkaninaVulcanization of mixtures - preparation of polymer-fabric composites

WulkanizacjaVulcanization

Sporządzanie kompozytów polimer-tkanina wykonano w prostokątnej formie umieszczanej pomiędzy ogrzewanymi elektrycznie półkami Prasy Hydraulicznej TYP PW-1 o wymiarach gabarytowych płyt grzejnych - ok. 200 x150 mm, prześwit między płytami grzejnymi - ok. 100 mm, ilość półek prasowania - 2 szt.Preparation of polymer-fabric composites was made in a rectangular form placed between electrically heated shelves of the PW-1 Hydraulic Press, with dimensions of heating plates - approx. 200 x 150 mm, clearance between heating plates - approx. 100 mm, number of ironing shelves - 2 pcs.

Warunki prowadzonego procesu:Conditions of the conducted process:

> temperatura płyt grzejnych: 160°C;> temperature of heating plates: 160 ° C;

> panujące ciśnienie między płytami (w formie) - 100 - 130 Bar;> pressure between the plates (in the mold) - 100 - 130 Bar;

> czas przebywania w formie: 30 min.;> time spent in the form: 30 minutes;

Wyniki badań właściwości elektrycznychElectrical properties test results

Metodyka pomiaru rezystancji powierzchniowejMethodology of measuring surface resistance

Do pomiarów rezystancji powierzchniowej ścieżek/materiałów elektroprzewodzących zastosowano metodę pomiaru czteropunktowego. W pomiarach zastosowano cztery elektrody umieszczone w jednej osi w jednakowych od siebie odległościach.The four-point measurement method was used to measure the surface resistance of electrically conductive tracks / materials. Four electrodes were used in the measurements, placed in one axis at equal distances from each other.

Za pomocą dwóch zewnętrznych elektrod doprowadzano prąd natomiast dwie wewnętrzne służyły do pomiaru napięcia. Pozwoliło to wyeliminować rezystancję przewodów między miernikiem a elektrodą.The current was supplied by two external electrodes, while the two internal ones were used to measure the voltage. This allowed to eliminate the resistance of the wires between the meter and the electrode.

Każda z elektrod była zatopiona w cylindrycznym plastiku i zawierała w swojej konstrukcji sprężynę w celu zapewnienia równomiernego docisku do podłoża.Each of the electrodes was embedded in a cylindrical plastic and contained a spring in its structure to ensure even pressure to the substrate.

W celu wyeliminowania wpływu nacisku oraz kąta przyłożenia elektrod do podłoża na wynik pomiaru, wykonano konstrukcję stabilizującą położenie elektrod. W tafli szkła akrylowego, za pomocą plotera laserowego, wycięto cztery otwory o średnicy 7 mm (dopasowane do średnicy elektrod pomiarowych), w odległości 9 mm.In order to eliminate the influence of the pressure and the angle of electrode application to the substrate on the measurement result, a structure stabilizing the position of the electrodes was made. In a sheet of acrylic glass, using a laser plotter, four holes with a diameter of 7 mm (adjusted to the diameter of the measuring electrodes) were cut at a distance of 9 mm.

PL 232 097 Β1PL 232 097 Β1

W otworach umieszczono elektrody, do których przylutowano przewody do podłączenia multimetru. Całość zabezpieczono jeszcze jedną warstwą szkła akrylowego i skręcono śrubami, co umożliwiało położenie na niej ciężaru w celu zapewnienia stałego nacisku na elektrody.There are electrodes in the holes, to which the wires for connecting the multimeter are soldered. The whole thing was secured with one more layer of acrylic glass and screwed together, which allowed to place a weight on it in order to ensure constant pressure on the electrodes.

Podczas pomiaru zastosowano stały docisk przy użyciu ciężaru 1,25 kg. Pomiary przeprowadzono przy użyciu dwóch multimetrów Keithley sourcemeter2420 w klimacie o parametrach: temperatura 25°C, wilgotność względna: 45%.During the measurement, a constant pressure was applied using a weight of 1.25 kg. Measurements were made with two Keithley sourcemeter2420 multimeters in a climate of 25 ° C, 45% relative humidity.

Wyniki badań rezystancji powierzchniowejThe results of the surface resistance tests

Poniżej w tabeli 4 przedstawiono wyniki pomiarów rezystancji powierzchniowej uzyskanych naniesień polimerowych.Table 4 below shows the results of measurements of the surface resistance of the obtained polymer coatings.

Tabela 4Table 4

Wyniki badań rezystancji powierzchniowej opracowanych naniesień elektroprzewodzących.The results of the surface resistance tests of the elaborated electroconductive coatings.

Oznaczenie próbki Sample determination Skład mieszaki polimerowej The composition of the polymer mixture Wartość rezystancji Rs Resistance value Rs EOR/sadza-Printex/llq EOR / carbon black-Printex / llq 1 1 15 15 4,5 kO 4.5 kO 2 2 15/[PF6][hmim] 15 / [PF6] [hmim] 2,5 kO 2.5 kO 3 3 15/[PF6][bmim]15 / [PF 6 ] [bmim] 6,4 kO 6.4 kO 4 4 15/[CI][bmim] 15 / [CI] [bmim] 3,4 kO 3.4 kO 5 5 15 wytłaczanie 15 embossing 6,1 kD 6.1 kD 6 6 20 twenty 2,3 kO 2.3 kO 7 7 20/[PF6][hmim] 20 / [PF6] [hmim] 1,5 kO 1.5 kO 8 8 20/[PFe][bmim] 20 / [PFe] [bmim] 2,0 kO 2.0 kO 9 9 20/[CI][bmim] 20 / [CI] [bmim] 1,2 kO 1.2 kO 10 10 20 wytłaczanie 20 embossing 3,1 kO 3.1 kO 11 11 25 25 1,7 kO 1.7 kO 12 12 25/[PF6][hmim] 25 / [PF6] [hmim] 1,2 kO 1.2 kO 13 13 25/[PF6] [bmim]25 / [PF 6 ] [bmim] 1,3 kO 1.3 kO 14 14 25/[CI] [bm im] 25 / [CI] [bm and m] 1,0 kQ 1.0 kQ 15 15 25 wytłaczanie 25 extrusion 2,8 kO 2.8 kO 16 16 30 thirty 1,5 kO 1.5 kO 17 17 30/[PF6][hmim] 30 / [PF6] [hmim] 692 Ω 692 ohms 18 18 30/[PF6][bmim]30 / [PF 6 ] [bmim] 1,2 kO 1.2 kO 19 19 30/[CI][bmim] 30 / [CI] [bmim] 962 Ω 962 Ω 20 twenty 30 wytłaczanie 30 extrusion 1,7 kO 1.7 kO EOR/Ag/llq EOR / Ag / llq 21 21 25/[PF6][hmim] 25 / [PF6] [hmim] 23 GO 23 GO 22 22 25/[PF6][bmim]25 / [PF 6 ] [bmim] 26 GO 26 GO 23 23 25/[CI][bmim] 25 / [CI] [bmim] 24 GO 24 GO 24 24 50 50 1,2 ΜΩ 1.2 ΜΩ 25 25 50/[PFe][hmim]50 / [PF e ] [hmim] 1,4 kO 1.4 kO 26 26 50/[PFe][bmim]50 / [PF e ] [bmim] 50 kQ 50 kQ 27 27 50/[CI][bmim] 50 / [CI] [bmim] 19GQ 19GQ 28 28 50 wytłaczanie 50 embossing 110 ΚΩ 110 ΚΩ

Ozn.:Mark:

EOR - kauczuk etylenowo-oktenowy PRINTEX - sadza przewodząca Ag - srebro llq - ionic liguid/ciecz jonowaEOR - ethylene-octene rubber PRINTEX - conductive carbon black Ag - silver llq - ionic liguid / ionic liquid

Claims (1)

Zastrzeżenie patentowePatent claim 1. Sposób otrzymywania materiałów tekstylnych elektroprzewodzących, zwłaszcza do zastosowania w wyrobach odzieżowych, znamienny tym, że kopolimer etylenowo-oktenowy uplastycznia się poprzez mieszanie, następnie dodaje się napełniacz w postaci sadzy elektroprzewodzącej o wielkości ziarna 10-210 nm w ilości 15-30 cz. wagowych na 100 cz. wagowych kauczuku lub cząstek srebra o wielkości 1,5-5 μm w ilości 25-50 cz. wagowych na 100 cz. wagowych kauczuku i kontynuuje mieszanie, po czym ewentualnie dodaje się jedną ciecz jonową wybraną z grupy: heksafluorofosforan 1-heksylo-3-metyloimidazoliowy, heksafluorofosforan 1-butylo-3-metyloimidazoliowy, chlorek 1-butylo-3-metyloimidazoliowy w ilości od 2 cz. wag. do 3 cz. wag. na 100 cz. wagowych kauczuku i ponownie miesza do uzyskania homogennej mieszaniny, po czym tak uzyskaną mieszaninę poddaje się walcowaniu i formowaniu w postaci arkuszy a w przypadku mieszanek nie zawierających cieczy jonowej poddaje się je wytłaczaniu po procesie walcowania formując w głowicy wytłaczarki pożądane arkusze, uzyskane arkusze tnie się na pasy, układa na tkaninie w pożądany wzór i wulkanizuje z tkaniną.1. The method of obtaining electrically conductive textiles, especially for use in clothing products, characterized in that the ethylene-octene copolymer is plasticized by mixing, then the filler in the form of electrically conductive carbon black with a grain size of 10-210 nm is added in the amount of 15-30 parts. by weight per 100 parts by weight of rubber or silver particles with a size of 1.5-5 μm in the amount of 25-50 parts. by weight per 100 parts by weight of rubber and mixing is continued, and then optionally one ionic liquid selected from the group: 1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride in an amount from 2 pg. wt. up to 3 pcs. wt. for 100 parts by weight of rubber and remixed until a homogeneous mixture is obtained, then the mixture obtained in this way is rolled and formed into sheets, and in the case of mixtures without ionic liquid, they are extruded after the rolling process, forming the desired sheets in the extruder head, the resulting sheets are cut into strips , it is arranged on the fabric in the desired pattern and vulcanized with the fabric.
PL419998A 2016-12-27 2016-12-27 Method for obtaining electrically conductive textile materials, preferably for application in clothing products PL232097B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL419998A PL232097B1 (en) 2016-12-27 2016-12-27 Method for obtaining electrically conductive textile materials, preferably for application in clothing products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL419998A PL232097B1 (en) 2016-12-27 2016-12-27 Method for obtaining electrically conductive textile materials, preferably for application in clothing products

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL419998A1 PL419998A1 (en) 2018-05-07
PL232097B1 true PL232097B1 (en) 2019-05-31

Family

ID=62062362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL419998A PL232097B1 (en) 2016-12-27 2016-12-27 Method for obtaining electrically conductive textile materials, preferably for application in clothing products

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL232097B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL419998A1 (en) 2018-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. PEDOT: PSS “wires” printed on textile for wearable electronics
CN108701505B (en) Stretchable conductor sheet, stretchable conductor sheet having adhesive property, and method for forming wiring composed of stretchable conductor on fabric
Chen et al. Superelastic EGaIn composite fibers sustaining 500% tensile strain with superior electrical conductivity for wearable electronics
Shahariar et al. Inkjet printing of reactive silver ink on textiles
Islam et al. Textile sensors for wearable applications: A comprehensive review
Luo et al. Highly conductive, stretchable, durable, breathable electrodes based on electrospun polyurethane mats superficially decorated with carbon nanotubes for multifunctional wearable electronics
Ghahremani Honarvar et al. Overview of wearable electronics and smart textiles
Ghaffarkhah et al. High-resolution extrusion printing of Ti3C2-based inks for wearable human motion monitoring and electromagnetic interference shielding
JP6973087B2 (en) Clothes-type electronic devices and methods for manufacturing garment-type electronic devices
Cui et al. Highly stretchable, electrically conductive textiles fabricated from silver nanowires and cupro fabrics using a simple dipping-drying method
JP7141042B2 (en) liquid wire
Shajari et al. Ultrasensitive wearable sensor with novel hybrid structures of silver nanowires and carbon nanotubes in fluoroelastomer: Multi-directional sensing for human health monitoring and stretchable electronics
Ko et al. Stretchable conductive adhesives with superior electrical stability as printable interconnects in washable textile electronics
Akram et al. Recent advances in electromagnetic interference (EMI) shielding textiles: A comprehensive review
Xie et al. Flexible, conductive and multifunctional cotton fabric with surface wrinkled MXene/CNTs microstructure for electromagnetic interference shielding
CN108797098A (en) A method of based on cellulosic fabric surface printing conducting wire
Karim et al. Flexible and Wearable Graphene‐Based E‐Textiles
Raman et al. Intrinsically conducting polymers in flexible and stretchable resistive strain sensors: a review
Stoppa et al. Testing and evaluation of wearable electronic textiles and assessment thereof
Veeralingam et al. One-step synthesis of carbon-doped PPy nanoparticles interspersed in 3D porous melamine foam as a high-performance piezoresistive pressure, strain, and breath sensor
He et al. Multifunctional Wearable Device Based on an Antibacterial and Hydrophobic Silver Nanoparticles/Ti3C2T x MXene/Thermoplastic Polyurethane Fibrous Membrane for Electromagnetic Shielding and Strain Sensing
Ran et al. Carbon nanotube/polyurethane core–sheath nanocomposite fibers for wearable strain sensors and electro-thermochromic textiles
Cao et al. Natural printed silk substrate circuit fabricated via surface modification using one step thermal transfer and reduction graphene oxide
Li et al. High stretchability and conductive stability of flexible hybrid electronic materials for smart clothing
KR20140114187A (en) The plate heating element applied a coating fabric having an even surface and the manufacturing method thereof