RO137353A2 - COMPOZIT ELECTROCONDUCTIV FUNCŢIONALIZAT CU HIDROGELURI PE BAZĂ DE PVA ŞI MICROPARTICULE DE Cu, Ag SAU Ni - Google Patents

COMPOZIT ELECTROCONDUCTIV FUNCŢIONALIZAT CU HIDROGELURI PE BAZĂ DE PVA ŞI MICROPARTICULE DE Cu, Ag SAU Ni Download PDF

Info

Publication number
RO137353A2
RO137353A2 ROA202100528A RO202100528A RO137353A2 RO 137353 A2 RO137353 A2 RO 137353A2 RO A202100528 A ROA202100528 A RO A202100528A RO 202100528 A RO202100528 A RO 202100528A RO 137353 A2 RO137353 A2 RO 137353A2
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
microparticles
gelatin
minutes
polyethylene glycol
composition
Prior art date
Application number
ROA202100528A
Other languages
English (en)
Inventor
Raluca Maria Aileni
Laura Chiriac
Doina Toma
Original Assignee
Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Textile Şi Pielărie - Bucureşti
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 Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Textile Şi Pielărie - Bucureşti filed Critical Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Textile Şi Pielărie - Bucureşti
Priority to ROA202100528A priority Critical patent/RO137353A2/ro
Publication of RO137353A2 publication Critical patent/RO137353A2/ro

Links

Landscapes

  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a unui compozit textil electroconductiv utilizat pentru realizarea electrozilor textili sau în aplicaţii tehnice pentru electronică. Procedeul, conform invenţiei, constă în etapele: prepararea unui film polimeric prin amestecarea cu ajutorul unui agitator mecanic timp de 10...12 min a componentelor: hidrogel pe bază de alcool vinilic, apă distilată, polietilenglicol, gelatină şi microparticule de cupru, respectiv, argint sau nichel, depunerea filmului electroconductiv prin metoda imprimării directe pe un suport ţesut din 100% fibre de bumbacactivat termic, reticularea controlată utilizând un sistem de încălzire pe bază de rezistenţe electrice, la o temperatură de 140...155°C, timp de 3...5 min, rezultând un material compozit care prezintă valori ale rezistenţei electrice de suprafaţă reduse (103...104 Ω ) caracteristice materialelor electroconductive.

Description

DESCRIERE
RO 137353 A2 iNV&rnTși
Cerere de brevet de invenție | Ct 2c2J cog-gg ( hit—wi·· mi —La—***—**——*
Compozit electroconductiv funcționalizat cu hidrogeluri pe bază de PVA și microparticule de Cu, Ag sau Ni
Invenția se referă la un procedeu de realizare a unui compozit electroconductiv și compoziția chimică a unor hidrogeluri cu proprietăți electroconductive pe bază de microparticule de cupru sau nichel destinate realizării de electrozi textili, aplicații tehnice pentru microelectronică și pentru textile inteligente interactive. Materialul compozit este obținut pe baza unor hidrogeluri Al, A2 sau A3 (pe bază de alcool polvinilic, polietilenglicol, gelatină, microparticule de Ni, Ag sau Cu) care sunt depuse pe țesătura B din bumbac 100% prin procedeul imprimării directe. Astfel, pe țesătura B se poate depune prin imprimare directă un film subțire din hidrogelul Al pe bază de matrice polimerică alcool polivinilic (PVA), gelatină, polietilenglicol și microparticule de Cu cu dimensiuni mai mici de 45 pm, un film subțire din hidrogelul A2 pe bază de matrice polimerică alcool polivinilic (PVA), gelatină, polietilenglicol și microparticule de Ag cu dimensiuni între 2-3.5 pm sau un film polimeric A3 pe bază de matrice polimerică PVA, gelatină, polietilenglicol și microparticule de Ni, urmată de reticulare la temperatura de 140... 145° C, ulterior pregătirii, constând în fierberealbire și clătiri successive.
Cercetările științifice în domeniul realizării electrozilor textili pentru textile inteligente sau sisteme de monitorizare au prezentat întotdeauna un interes crescut pentru numeroși cercetători. în special, pentru realizarea electrozilor textile sunt utilizate structure nețesute pe bază de grafen sau nanotuburi de carbon [1, 2, 3] sau tricotate [4, 5, 6, 7, 8]. Realizarea electrozilor textili cu conținut de microparticule metalice de Ag [9] este prezentată în numeroase articole științifice. De asemenea, o preocupare de actualitate este obținerea electrozilor textili pe bază de PEDOT:PSS prin electrofilare [10].
La nivel mondial există brevetele DK2593002T3, CN102715901A, US2021137402A1, WO2001002052A2, EP2671506A1 care prezintă invenții ale unor materiale textile electroconductive pentru realizarea electrozilor textile. Pentru obținerea electrozilor textile se utilizează frecvent hidrogeluri cu conținut de clorură de argint, electrozi pe bază de fibre metalice sau tricotați din fire conductive.
Suportul textil B se realizează, prin țesere pe mașini de țesut convenționale, și are în urzeală fire cu densitatea de lungime 50x2 tex din 100% fibre de bumbac și în bătătură fire cu densitatea de lungime 50x3 tex, din 100% fibre de bumbac cu desimea în urzeală 275...290 fire/10 cm, iar în bătătură 75.. .90 fire/10 cm, cu legătură pânză. Masa pe unitatea de suprafață a țesăturii B este cuprinsă între 398 șt 405 g/m .
Procedeul de realizare a materialului compozit, conform invenției, se compune din operațiile de pregătire a suportului țesut B constând în curățare alcalină și albire, operația de depunere a filmului subțire din hidrogel electroactiv Al, A2 sau A3 prin procedeul imprimării directe pe țesătura B și operația de reticulare la temperatură de 140...155° C.
Operația de pregătire a țesăturii B prin procedeul de epuizare, se realizează la un raport de flotă de 1:5...1:10, constând în curățare alcalină cu o soluție care conține 8...10 g/L hidroxid de sodiu 50%, 2...4 g/L carbonat de sodiu, 1...2 g/L agent tensioactiv de udare - spălare neionic, la temperatura de 95...98° C, timp de 60...90 minute, clătiri succesive cu apă fierbinte și caldă, albire cu 10...20 mL/L apă oxigenată 30% p.a., 2...4 g/1 hidroxid de sodiu 50%, 1...2 g/L agent tensioactiv de udare - spălare neionic, 0,5...1 g/1 agent de stabilizare a apei oxigenate, la temperatura de 95...98° C, timp de 60 minute, clătiri succesive cu apă fierbinte și caldă, neutralizare cu 0,5...1 ml/1 acid acetic 60%, uscare prin convecție sau prin activare termică controlată timp de 30...60 secunde în câmp de microunde generat de un generator de înaltă tensiune la frecvența de 2,4 GHz și puterea de 700W.
Operațiile de pregătire a suportului țesut B constând în curățare alcalină și albire au ca scop stabilizarea dimensională, îndepărtarea însoțitorilor naturali și tehnologici ai fibrelor și țesăturii, îmbunătățirea hidrofiliei și capacității de absorbție a hidrogelurilor, astfel încât suportul textil B să devină o suprafață de contact stabilă și curățată în profunzime, la care filmul polimeric (Al, A2 sau A3) din hidrogel pe bază de matrice polimerică PVA, gelatina, polietilenglicol și microparticule de cupru (Cu), argint (Ag) sau nichel (Ni), să adere mai bine, în strat continuu la suprafața țesăturii și să asigure un nivel al rezistenței electrice de suprafață cât mai scăzut, cuprins între 103...IO4 Ω pe suprafața țesăturii B la depunerea filmul subțire din hidrogel pe baza de PVA Al, A2 sau A3.
Operația de realizare a materialului compozit constă în:
-depunerea filmului polimeric electroconductiv Al, din hidrogel pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină și microparticule metalice de cupru, cu dimensiuni mai mici de 45 pm, sau depunerea filmului polimeric electroconductiv A2, din hidrogel pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină și microparticule de Ag, sau depunerea filmului polimeric electroconductiv A3, din hidrogel pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină și microparticule de Ni, prin procedeul imprimării directe pe țesătura B, urmată de reticulare controlată utilizând un sistem de încălzire pe bază de rezistențe electrice, la o temperatură de 140...155 °C, timp de 5...3 minute.
Obținerea filmului electroconductiv Al pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină și cu conținut de microparticule de cupru, a filmului electroconductiv A2 pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină și cu conținut de microparticule de Ag sau a filmului A3 pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină și cu conținut de microparticule de Ni, se realizează prin reticulare la temperaturi de 140...155° C, timp de 5...3 minute, prin convecție, de preferință utilizând un sistem de încălzire cu aer cald pe bază de rezistențe electrice.
Invenția prezintă următoarele avantaje:
- prin procedeul de imprimare directă se pot obține compozite textile electroconductive pentru electrozi textili, aplicații tehnice pentru microelectronică sau pentru textile inteligente interactive;
- datorită reticulării termice, filmul polimeric pe baza de hidrogel Al, A2 sau A3 se fixează pe țesătura B și permite obținerea de electrozi textili având o rezistența de suprafață scăzută, cu valori cuprinse între IO3 ...IO4 Ω.
- datorită filmului polimeric Al pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină si cu conținut de microparticule de Cu, suprafața textilă devine electroconductivă după reticularea la temperatura de 140...155 ’C timp de 5...3 minute.
- datorită filmului polimeric A2 pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină si cu conținut de microparticule de Ag, suprafața textilă devine electroconductivă după reticularea la temperatura de 140...155 ’C timp de 5...3 minute.
- datorită filmului polimeric A3 pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină si cu conținut de microparticule de Ni, suprafața textilă devine electroconductivă după reticularea la temperatura de 140...155 ’C timp de 5...3 minute.
- datorită conținutului de microparticule de cupru cu dimensiuni < 45 pm, de argint cu dimensiuni între 2-3.5 pm, respectiv de nichel cu dimeniuni <150 pm, materialul compozit poate fi utilizat la realizarea unor electrozi textili, imprimarea unor circuite sau textile inteligente interactive.
-datorită filmelor polimerice Al, A2 sau A3, pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină și microparticule de Cu, Ag sau Ni, depuse prin imprimare directă și reticulate pe suprafața țesăturii B, se obține un compozit cu rezistența electrică de suprafață între IO3 - IO4 Ω.
Caracterul de noutate al invenției constă în aceea că, filmul polimeric Al, A2 sau A3 obținut din hidrogeluri pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină și microparticule de Cu, Ag sau Ni, este uniform, aderent la suprafața țesăturii B și reticulează la 140-155° C după 5...3 minute, prezentând valori ale rezistenței electrice de suprafață reduse (IO3...IO4 Ω), caracteristice materialelor electroconductive cu potențial de utilizare pentru electrozi textili.
De asemenea, caracterul de noutate constă și în utilizarea pentru realizarea materialului compozit a filmelor polimerice electroconductive Al, A2 sau A3 pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină și microparticule de Cu, Ag sau Ni, depuse prin imprimare directă pe suprafața țesăturii B.
Bibliografie
1. Evanoff, K., Benson, J., Schauer, M., Kovalenko, L, Lashmore, D., Ready, W. J., & Yushin, G. (2012). Ultra strong silicon-coated carbon nanotube nonwoven fabric as a multifuncțional lithium-ion battery anode. ACS nano, 6(11), 9837-9845.
2. Evanoff, K., Benson, J., Schauer, M., Kovalenko, I., Lashmore, D., Ready, W. J., & Yushin, G. (2012). Ultra strong silicon-coated carbon nanotube nonwoven fabric as a multifuncțional lithium-ion battery anode. ACS nano, 6(11), 9837-9845.
3. Li, Q., Yin, R., Zhang, D., Liu, H., Chen, X., Zheng, Y.....& Shen, C. (2020). Flexible conductive MXene/cellulose nanocrystal coated nonwoven fabrics for tunable wearable strain/pressure sensors. Journal of Materials Chemistry A, 8(40), 21131-21141.
4. Mestrovic, M. A., Helmer, R. J., Kyratzis, L., & Kumar, D. (2007, December). Preliminary study of dry knitted fabric electrodes for physiological monitoring. In 2007 3rd International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information (pp. 601-606). IEEE.
5. Paiva, A., Carvalho, FL, Catarino, A., Postolache, O., & Postolache, G. (2015, December). Development of dry textile electrodes for electromiography a comparison between knitted structures and conductive yams. In 2015 9th International Conference on Sensing Technology (ICST) (pp. 447-451). IEEE.
6. Paradiso, R., Loriga, G., & Taccini, N. (2005). A wearable health care System based on knitted integrated sensors. IEEE transactions on Information Technology in biomedicine, 9(3), 337-344.
7. Lv, J., Zhang, L., Zhong, Y., Sui, X., Wang, B., Chen, Z., ... & Mao, Z. (2019). Highperformance polypyrrole coated knitted cotton fabric electrodes for wearable energy storage. Organic Electronics, 74, 59-68.
8. Rattfalt, L., Linden, M., Huit, P., Berglin, L., & Ask, P. (2007). Electrical characteristics of conductive yams and textile electrodes for medical applications. Medical & biological engineering & computing, 45(12), 1251-1257.
9. Marozas, V., Petrenas, A., Daukantas, S., & Lukosevicius, A. (2011). A comparison of conductive textile-based and silver/silver chloride gel electrodes in exercise electrocardiogram recordings. Journal of electrocardiology, 44(2), 189-194.
10. Ding, Y., Xu, W., Wang, W., Fong, H., & Zhu, Z. (2017). Scalable and facile preparation of highly stretchable electrospun PEDOT: PSS@ PU fibrous nonwovens toward wearable conductive textile applications. ACS applied materials & interfaces, 9(35), 30014-30023.
11. Ninane C„ Deliege B„ TEXTILE ELECTRODE, DK2593002T3,
12. Disposable electroencephalogram monitoring electrode, CN102715901A
13. Homayounfar, S. Z., Kiaghadi, A., Rostaminia, S., Ganesan, D., & Andrew, T. L. (2021). U.S. Patent Application No. 17/091,675.
14. Demeyere E., Heirbaut G., Steenlandt W. V., Garment comprising electrode, WO2001002052A2
15. DE ALMEIDA WHITEMAN CATARINO A. P„ DE JESUS DIAS M„ TEIXEIRA CARVALHO Η. M., MOREIRA FERRE1RA ROCHA A. M., Electrodes based on textile substrates, EP2671506A1

Claims (5)

  1. REVENDICĂRI
    1. Compoziția filmelor polimerice Al sau A2 se caracterizează prin aceea că sunt obținute din 85...87% hidrogel pe bază de alcool polivinilic 10...15%, apă distilată, polietilenglicol, gelatină și 15...13% microparticule de Cu cu dimensiuni mai mici de 45 pm sau 15...13% microparticule de Ag cu dimensiuni între 2-3.5 pm.
  2. 2. Compoziția filmului polimeric A3 se caracterizează prin aceea că este obținută din 80...82% hidrogel pe bază de alcool polivinilic 10... 15%, apă distilată, polietilenglicol, gelatină și 20... 18% microparticule de Ni.
  3. 3. Procedeul de obținere a compoziției filmului polimeric Al sau A2 din hidrogeluri pe bază de matrice polimerică PVA, polietilenglicol, gelatină și cu conținut de microparticule metalice (cupru sau argint) conform revendicării 1, constă în aceea că compoziția Al este obținută prin amestecarea cu ajutorul unui agitator mecanic timp de 10...12 minute a următoarelor componente: hidrogel pe bază de alcool polivinilic, polietilenglicol, gelatină și apă distilată, respectiv amestecare magnetică timp de 30...40 minute la temperatura de 8O...86°C, urmată de adăugarea microparticulelor de Cu sau Ag și amestecare mecanică timp de 5... 10 minute.
  4. 4. Procedeul de obținere a compoziției filmului polimeric A3 din hidrogeluri pe bază de matrice polimerică PVA cu conținut de microparticule metalice (nichel) conform revendicării 2, constă în aceea că compoziția A3 este obținută prin amestecarea cu ajutorul unui agitator mecanic timp la 10...12 minute a următoarelor componente: hidrogel pe bază de alcool polivinilic, polietilenglicol, gelatină și apă distilată, respectiv amestecare magnetică timp de 30...40 minute la temperatura de 80.. ,86°C, urmată de adaugarea microparticulelor de Ni și amestecare mecanică timp de 5...10 minute.
  5. 5. Compozitul textil funcționalizat prin depunerea filmului polimeric Al, A2 sau A3 cu proprietăți electroconductive se caracterizează prin aceea că este funcționalizat prin aplicarea filmului subțire pe bază de hidrogel Al, A2 sau A3 pe suprafața țesăturii B, având compoziția conform revendicării 1 sau revedicării 2 și fiind obținut conform revendicării 3 sau conform revedicării 4, prin procedeul de imprimare directă pe suprafața țesăturii B, urmat de reticulare controlată, utilizând un sistem de încălzire pe bază de rezistențe electrice, la temperatura de 140... 155° C, timp de 5...3 minute, ulterior pregătirii, constând în fierberealbire, clătiri successive. Procedeele de funcționalizare conduc la obținerea unor suprafețe cu proprietăți electroconductive având rezistența electrică de suprafață 103...IO4 Ω, fiind destinate
    realizării electrozilor textili, aplicațiilor tehnice pentru electronică sau pentru textile inteligente interactive.
ROA202100528A 2021-09-07 2021-09-07 COMPOZIT ELECTROCONDUCTIV FUNCŢIONALIZAT CU HIDROGELURI PE BAZĂ DE PVA ŞI MICROPARTICULE DE Cu, Ag SAU Ni RO137353A2 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA202100528A RO137353A2 (ro) 2021-09-07 2021-09-07 COMPOZIT ELECTROCONDUCTIV FUNCŢIONALIZAT CU HIDROGELURI PE BAZĂ DE PVA ŞI MICROPARTICULE DE Cu, Ag SAU Ni

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA202100528A RO137353A2 (ro) 2021-09-07 2021-09-07 COMPOZIT ELECTROCONDUCTIV FUNCŢIONALIZAT CU HIDROGELURI PE BAZĂ DE PVA ŞI MICROPARTICULE DE Cu, Ag SAU Ni

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO137353A2 true RO137353A2 (ro) 2023-03-30

Family

ID=85772269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA202100528A RO137353A2 (ro) 2021-09-07 2021-09-07 COMPOZIT ELECTROCONDUCTIV FUNCŢIONALIZAT CU HIDROGELURI PE BAZĂ DE PVA ŞI MICROPARTICULE DE Cu, Ag SAU Ni

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO137353A2 (ro)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Superelastic EGaIn composite fibers sustaining 500% tensile strain with superior electrical conductivity for wearable electronics
Hasan et al. Two-dimensional MXene-based flexible nanostructures for functional nanodevices: a review
Hwang et al. Machine-washable conductive silk yarns with a composite coating of Ag nanowires and PEDOT: PSS
Ma et al. Multiresponsive MXene (Ti3C2T x)-decorated textiles for wearable thermal management and human motion monitoring
Li et al. Durable, highly electrically conductive cotton fabrics with healable superamphiphobicity
Niu et al. Facile fabrication of highly conductive, waterproof, and washable e-textiles for wearable applications
Yin et al. Splash-resistant and light-weight silk-sheathed wires for textile electronics
CN106653156B (zh) 导电布的制备方法、摩擦发电机、电容器以及智能服装
CN110714337B (zh) 一种基于不同织物组织CNTs涂层传感织物的制备方法
CN103462602B (zh) 一种用于测试心电信号的纺织电极的制备方法
CN102779648B (zh) 一种超级电容器用柔性电极材料的制备方法
CN111535024B (zh) 一种具有汗液超快速蒸发与单向导湿性能的无纺布及其制备方法
Chauhan et al. MXene on Textile Substrates: A Review
KR101273346B1 (ko) 은도금 나노섬유 웹 및 이를 이용한 건식 전극
Hu et al. Highly conductive cellulose strain sensor with excellent negative resistance variation and joule heating property
Shi et al. Flexible MXene decorative nonwovens with patterned structures for integrated joule heating and strain sensing
Siddika et al. Hemp-based electronic textiles for sustainable and wearable applications
CN107354722A (zh) 一种耐洗型导电壳聚糖纤维织物及其制备方法
Ahmad et al. Preparation of conductive polyethylene terephthalate yarns by deposition of silver & copper nanoparticles
RO137353A2 (ro) COMPOZIT ELECTROCONDUCTIV FUNCŢIONALIZAT CU HIDROGELURI PE BAZĂ DE PVA ŞI MICROPARTICULE DE Cu, Ag SAU Ni
Xie et al. Aqueous nanocoating approach to strong natural microfibers with tunable electrical conductivity for wearable electronic textiles
Cheng et al. Fabrication of the Ag/silk fibers for electrically conductive textiles
Zhou et al. Textile electrodes for electrocardiogram monitoring
Ghouri et al. Wash fastness properties of conductive polymer-coated textiles for wearable electronics: a critical review
Badawi et al. Highly conductive-sensitive, single-walled carbon nanotubes–poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulphonate-coated cotton thread for thermally stable fabric and wearable e-textiles