RO137521A2 - Semiconductori textili pentru aplicaţii în electrotehnică - Google Patents

Semiconductori textili pentru aplicaţii în electrotehnică Download PDF

Info

Publication number
RO137521A2
RO137521A2 ROA202100770A RO202100770A RO137521A2 RO 137521 A2 RO137521 A2 RO 137521A2 RO A202100770 A ROA202100770 A RO A202100770A RO 202100770 A RO202100770 A RO 202100770A RO 137521 A2 RO137521 A2 RO 137521A2
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
microparticles
film
textile
graphite
composition
Prior art date
Application number
ROA202100770A
Other languages
English (en)
Inventor
Raluca Maria Aileni
Laura Chiriac
Doina Toma
Gherghina Udrea
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 ROA202100770A priority Critical patent/RO137521A2/ro
Publication of RO137521A2 publication Critical patent/RO137521A2/ro

Links

Landscapes

  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de realizare a unor semiconductori textili pe bază de suport textil ţesut peste care se depune o peliculă de acoperire pe bază de alcool polivinilic şi microparticule de Cu şi Al sau Cu şi grafit, semiconductorii având aplicaţii în electrotehnică sau electronică. Procedeul de obţinere a semiconductorilor textili conform invenţiei are următoarele etape:a) obţinerea a două pelicule polimerice: pelicula polimerică B obţinută din 175...80% PVA de concentraţie 2...10%, 10...15% microparticule de Cu cu dimensiunile <45 μm şi 15...5% microparicule de Al şi pelicula polimerică C obţinută din 50...52% soluţie PVA, 7...2% microparticule de grafit, 29...31% etanol şi 14...15% microparticule de grafit şi Cu cu dimensiunile <45 μm, peliculile polimerice fiind obţinute prin amestecarea componentelor celor două compoziţii de pelicule B şi respectiv C, cu un agitator mecanic timp de 5...10 minute,b) depunerea compoziţiei peliculelor B sau C pe suprafaţa textilă A realizată din bumbac 100%, prin raclare sau prin peliculizare, urmat de reticulare controlată, utilizând un sistem de încălzire pe bază de rezistenţe electrice, la o temperatură cuprinsă între 105...120°C timp de 10...15 minute, ulterior pregătirii substratului A prin fierbere - albire şi clătiri succesive, procedeul conducând la obţinerea unor suprafeţe cu proprietăţi conductive de 106...107 Ω, care sunt destinate realizării electrozilor textili utilizaţi în electronică şi electrotehnică.

Description

Semiconductori textili pentru aplicații în electrotehnică
Invenția se referă la un procedeu de realizare a unor materiale semiconductive pe bază de suport textil țesut și compoziția chimică a peliculelor de acoperire, pe bază de alcool polivinilic si microparticule de cupru si aluminiu, respectiv microparticule de cupru și grafit, cu proprietăți semiconductive, destinate realizării de electrozi textili, sau componente semiconductoare pentru electronică. Materialele semiconductive sunt obținute prin aplicarea unei pelicule conductive B (pe baza de matrice polimerică alcool polivinilic (PVA) cu conținut de microparticule de cupru și aluminiu) sau C (pe baza de matrice polimerică alcool polivinilic (PVA) cu conținut de microparticule de cupru și grafit) pe țesătura A din bumbac 100% prin procedeul raclării sau peliculizării. Astfel, pe țesătura A se poate depune prin radare sau peliculizare:
-o pelicula subțire B din pastă conductivă pe bază de matrice polimerică PVA, apă distilată și microparticule de Cu (cu dimensiuni < 45 pm) și Al, urmată de reticulare la temperatura de 105... 120° C timp de 10...15 minute, ulterior pregătirii, constând în fierbere-albire și clătiri succesive;
- o pelicula subțire C din pastă conductivă pe bază de matrice polimerică PVA, apă distilată, etanol și microparticule de Cu (cu dimensiuni < 45 pm) și grafit, urmată de reticulare la temperatura de 105... 120° C timp de 10...15 minute, ulterior pregătirii, constând în fierberealbire și clătiri succesive.
In literatura științifică de specialitate este des menționată utilizarea materialelor textile conductive pe bază de fibre conductive cum ar fi: carbon, aur, inox, argint sau cupru, pentru realizarea textilelor inteligente [1,2] care conferă protecție contra radiațiilor electromagnetice [3, 4] sau generează disiparea energiei electrostatice [5, 6, 7, 8]. De asemenea, sunt menționate tratamente prin spraiere, electroplacare, sputtering, plasmă, metalizare în vacuum, depunere chimică în faza de vapori (CVD) [9, 10] sau imprimare utilizând paste cu conținut de metale sau polimeri conductivi.
La nivel mondial există brevetele US7348645B2, US7022917B2, US20050029680A1, US7862624B2 si US7592276B2 care prezintă invenții ale unor materiale pe baza de straturi tip metal-izolator [11], metode de conectare a unui conductor textil la componente electronice [12, 13] sau materiale conductive pe baza de nanoparticule [14] utilizate pentru realizarea textilelor inteligente [15].
Suportul textil A 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...285 fire/10 cm, iar în bătătură 95...105 fire/10 cm, cu legătura rips de urzeală 2/1. Masa pe unitatea de suprafață a țesăturii B este cuprinsă între 460 și 462 g/m .
Procedeul de realizare a materialelor semiconductive, conform invenției, se compune din operațiile de pregătire a suportului țesut A constând în curățare alcalină și albire, operația de depunere a peliculei subțire B din pastă polimerică pe bază de PVA și microparticule de Cu si Al sau a peliculei C pe bază de PVA, etanol, microparticule de Cu și grafit, prin procedeul raclării sau peliculizării pe țesătura A și operația de reticulare la temperatură de 105...120° C. Operația de pregătire a țesăturii A 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 A 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 pastei conductive, astfel încât suportul textil A să devină o suprafață de contact stabilă și curățată în profunzime, la care pelicula B, pe bază de matrice polimerică din PVA, apă distilată, microparticule de cupru (Cu) și aluminiu (Al), sau pelicula C, pe bază de PVA, apă distilată, etanol, microparticule de Cu și grafit, să adere mai bine, în strat continuu la suprafața țesăturii A și să asigure un nivel al rezistenței electrice de suprafață cuprins între IO6...IO7 Ω (specific semiconductorilor) în cazul depunerii pe suprafața țesăturii A a peliculei B sau C.
Operația de realizare a semiconductorilor textili constă în:
-depunerea peliculei B sau C pe bază de PVA și microparticule (Cu si Al, respectiv Cu și grafit), prin procedeul raclării sau peliculizării pe țesătura A, urmată de reticulare controlată utilizând un sistem de încălzire pe bază de rezistențe electrice, la o temperatură de 105...120 °C, timp de 10... 15 minute.
Obținerea peliculei conductive B sau C pe bază de matrice polimerică PVA, apă distilată, microparticule de Cu și Al, respectiv a peliculei C pe baza de PVA, etanol, microparticule de Cu și grafit, se realizează prin reticulare la temperaturi de 105... 120° C, timp de 10...15 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 radare sau peliculizare se pot obține materiale semiconductoare pentru electrozi textili sau componente semiconductoare pentru electronică;
- datorită reticulării termice, pelicula B sau C ( pe bază de PVA) se fixează pe țesătura A și permite obținerea de materiale semiconductoare având o rezistența de suprafață cu valori cuprinse între IO6...IO7 Ω.
- datorită peliculei B pe bază de matrice polimerică PVA, apă distilată și cu conținut de microparticule de Cu și Al, suprafața textilă devine electroconductivă după reticularea la temperatura de 105...120 °C timp de 10...15 minute.
- datorită peliculei C pe bază de matrice polimerică PVA, apă distilată, etanol și cu conținut de microparticule de Cu și grafit, suprafața textilă devine electroconductivă după reticularea la temperatura de 105...120 °C timp de 10...15 minute.
- datorită conținutului de microparticule de cupru cu dimensiuni mai mici de 45 pm, de aluminiu sau grafit, materialul semiconductor poate fi utilizat la realizarea unor electrozi textili sau pentru alte aplicații în domeniul electronicii.
Caracterul de noutate al invenției constă în aceea că, pelicula B sau C obținută pe bază de matrice polimerică PVA, apă distilată, etanol și microparticule de Cu, Al și grafit este aderentă la suprafața țesăturii A și reticulează la 105-120° C după 10...15 minute, prezentând valori ale rezistenței electrice de suprafață specifice materialelor semiconductive (IO6...IO7 Ω) cu potențial de utilizare pentru aplicații în electronică și electrotehnică.
De asemenea, caracterul de noutate constă și în utilizarea pentru realizarea materialului compozit a peliculei B sau C pe bază de matrice polimerică PVA și microparticule de Cu în combinație cu microparticule de Al sau grafit, depuse prin radare sau peliculizare pe suprafața țesăturii A.
Bibliografie
1. Thomas, L., 2009. Woven structures and their impact on the function and performance of smart clothing. In Smart Clothes and Wearable Technology (pp. 131-155). Woodhead Publishing.
2. Chen, H.C., Lee, K.C., Lin, J.H. and Koch, M., 2007. Fabrication of conductive woven fabric and analysis of electromagnetic shielding via measurement and empirical equation. Journal of materials processing technology, 184(1-3), pp. 124-130.
3. Ueng, T.H. and Cheng, K.B., 2001. The leakage power density and electromagnetic shielding effectiveness of conductive woven fabrics. Journal of Textile Engineering, 47(3-4), pp.70-76.
4. Bonaldi, R.R., 2018. Electronics used in high-performance apparel—Part 1/2. In HighPerformance Apparel (pp. 245-284). Woodhead Publishing.
5. Maheshwari, N., Abd-Ellah, M. and Goldthorpe, LA., 2019. Transfer printing of silver nanowire conductive ink for e-textile applications. Flexible and Printed Electronics, 4(2), p.025005.
6, Ahmed, S., Mehmood, A., Sydănheimo, L., Ukkonen, L. and Bjominen, T., 2019, September. Glove-integrated textile antenna with reduced SAR for wearable UHF RFID reader. In 2019 IEEE International Conference on RFID Technology and Applications (RFIDTA) (pp. 231-235). IEEE.
7. Wang, S., Liu, S., Zhou, J., Li, F., Li, J., Cao, X., Li, Z., Zhang, J., Li, B., Wang, Y. and Gong, X., 2020. Advanced triboelectric nanogenerator with multi-mode energy harvesting and anti-impact properties for smart glove and wearable e-textile. Nano Energy, 78, p. 105291.
8. Li, J.L. and Zhu, L.P., 2014. Intelligent Quilt Based on Conductive Textile Materials, Smart Flexible Sensors, and Composite Charging Technology. In Applied Mechanics and Materials (Voi. 607, pp. 926-930). Trans Tech Publications Ltd.
9. Bashir, T., Skrifvars, M. and Persson, N.K., 2011. Production of highly conductive textile viscose yams by Chemical vapor deposition technique: a route to continuous process. Polymers for Advanced Technologies, 22(12), pp.2214-2221.
10. Bashir, T., 2013. Conjugated polymer-based conductive fibers for smart textile applications. Chalmers Tekniska Hogskola (Sweden).
11. Xu, Y., Wayne State University, 2008. Intelligent textile technology based on flexible semiconductor skins. U.S. Patent 7,348,645.
12. Jung, S. and Lauterbach, C., Infineon Technologies AG, 2006. Construction and electrical connection technique in textile structures. U.S. Patent 7,022,917.
13. Jung, S. and Lauterbach, C., Infineon Technologies AG, 2005. Method and apparatus for the integration of electronics in textiles. U.S. Patent Application 10/896,366.
14. Tran, B., AvailablelP com, 2011. Nano-particles on fabric or textile. U.S. Patent 7,862,624.
15. Hill, I.G., Trotz, S., Riddle, G.H.N., Palanisamy, P., Carpinelli, J.M. and Matthies, D.L., Samoff Corp, 2009. Woven electronic textile, yam and article. U.S. Patent 7,592,276.

Claims (5)

1. Compoziția peliculei polimerice B caracterizează prin aceea că este obținut din 175...80% soluție de PVA de concentrație 2... 10%, 10...15% microparticule de Cu, având dimensiunile mai mici de 45 pm, și 15... 5% microparticule de Al.
2. Compoziția peliculei polimerice C caracterizează prin aceea că este obținut din 50...52% sol PVA, 7...2% microparticule de grafit, 29...31% etanol, 14...15% microparticule de grafit și Cu, având dimensiunile mai mici de 45 pm.
3. Procedeul de obținere a compoziției peliculei polimerice B pe bază de matrice polimerică alcool polivinilic, apă distilată și cu conținut de microparticule metalice (cupru și aluminiu) conform revendicării 1, constă în aceea că compoziția peliculei B este obținută prin amestecarea cu ajutorul unui agitator mecanic timp de 5...10 minute a următoarelor componente: soluție de PVA pe bază de apă distilată, microparticule de Cu și Al. După depunerea pe suprafața textilă A prin raclare sau peliculizare, pelicula B reticulează la 105120° C după 10...15 minute.
4. Procedeul de obținere a compoziției peliculei polimerice C pe bază de matrice polimerică alcool polivinilic, apă distilată, etanol și cu conținut de microparticule de grafit și cupru conform revendicării 2, constă în aceea că compoziția peliculei C este obținută prin amestecarea cu ajutorul unui agitator mecanic timp de 5...10 minute a următoarelor componente: soluție de PVA pe bază de apă distilată, etanol, microparticule de Cu și grafit. După depunerea pe suprafața textilă A prin raclare sau peliculizare, pelicula C reticulează la 105-120° C după 10...15 minute.
5. Semiconductorii textili obținuți prin depunerea peliculei polimerice B, având compoziția conform revendicării 1 și fiind obținută prin procedeul conform revendicării 3, sau prin depunerea peliculei polimerice C, având compoziția conform revendicării 2 și fiind obținută prin procedeul conform revendicării 4, se caracterizează prin aceea că sunt realizați prin aplicarea peliculei B sau C pe suprafața țesăturii A, prin procedeul raclării sau peliculizării, urmat de reticulare controlată, utilizând un sistem de încălzire pe bază de rezistențe electrice, la temperatura de 105... 120° C, timp de 10...15 minute, ulterior pregătirii, constând în fierbere-albire, clătiri succesive. Procedeele de realizare conduc la obținerea unor suprafețe cu proprietăți conductive având rezistențe electrice de suprafață specifice materialelor semiconductive (IO6...IO7 Ω), fiind destinate realizării electrozilor textile și aplicațiilor în domeniul electronicii și electrotehnicii.
ROA202100770A 2021-12-09 2021-12-09 Semiconductori textili pentru aplicaţii în electrotehnică RO137521A2 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA202100770A RO137521A2 (ro) 2021-12-09 2021-12-09 Semiconductori textili pentru aplicaţii în electrotehnică

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA202100770A RO137521A2 (ro) 2021-12-09 2021-12-09 Semiconductori textili pentru aplicaţii în electrotehnică

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO137521A2 true RO137521A2 (ro) 2023-06-30

Family

ID=86949446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA202100770A RO137521A2 (ro) 2021-12-09 2021-12-09 Semiconductori textili pentru aplicaţii în electrotehnică

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO137521A2 (ro)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stempien et al. Inkjet-printing deposition of silver electro-conductive layers on textile substrates at low sintering temperature by using an aqueous silver ions-containing ink for textronic applications
Ali et al. Comparative performance of copper and silver coated stretchable fabrics
CN107988787B (zh) 一种吸波型电磁屏蔽织物的制备方法
Liman et al. Emerging washable textronics for imminent e-waste mitigation: strategies, reliability, and perspectives
CN101660264A (zh) 一种制备聚酰亚胺/银复合导电纤维的方法
CN113265880B (zh) 超柔性自发电纱线、全纤维基超柔性温差自发电织物及其制备方法
WO2018018790A1 (zh) 导电布的制备方法、导电布、摩擦发电机、电容器以及智能服装
Qi et al. High‐electromagnetic‐shielding cotton fabric prepared using multiwall carbon nanotubes/nickel–phosphorus electroless plating
Ahmad et al. Preparation of conductive polyethylene terephthalate yarns by deposition of silver & copper nanoparticles
WO1995034707A1 (en) A process for making electroless plated aramid surfaces
RO137521A2 (ro) Semiconductori textili pentru aplicaţii în electrotehnică
Liu et al. Fabrication of highly electrically conductive Ti/Ag/Ti tri-layer and Ti–Ag alloy thin films on PET fabrics by multi-target magnetron sputtering
CN107815855A (zh) 一种纺织品金属化的制备方法
Wang et al. Conductive coatings for textiles
Pinto et al. Electroless deposition of thin metallic films on polymer fibers prepared via electrospinning.
Ghouri et al. Wash fastness properties of conductive polymer-coated textiles for wearable electronics: a critical review
RO135314A2 (ro) Compozit 3d pe bază de cupru şi filamente de grafen cu proprietăţi electroconductive pentru electrozi textili şi senzori flexibili
Yin et al. Functionalization of fiber materials for washable smart wearable textiles
Hu et al. Characterization and multifunction application of metalized textile materials
Atwa et al. Metal-nanowire coated threads for conductive textiles
RO136097A2 (ro) Compozite textile pe bază de pelicule polimerice cu conţinut de materiale feromagnetice şi paramagnetice pentru ecrane electromagnetice
RO135076A2 (ro) Compozit textil funcţionalizat prin depuneri polimerice electroconductive pentru senzori flexibili
RO137353A2 (ro) COMPOZIT ELECTROCONDUCTIV FUNCŢIONALIZAT CU HIDROGELURI PE BAZĂ DE PVA ŞI MICROPARTICULE DE Cu, Ag SAU Ni
CN110528276A (zh) 真空热蒸镀技术制备导电纱线的方法
RO136098A2 (ro) Compozit textil multistratificat pentru ecranare electromagnetică