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随着智能纺织品市场在医疗保健、个人防护、运动服装和汽车应用领域的持续增长,开发人员正在寻求将电子功能直接集成到纺织品中的新方法,以避免传统布线的僵硬性和复杂性。
为了应对这一挑战,德国FILK弗莱贝格研究所(一家在纺织品聚合物涂层领域拥有专业知识的独立研究机构)与Optotransmitter-Umweltschutz-Technologie (OUT) e.V.开展合作。该联合项目由德国联邦经济能源部 (BMWE) 的工业联合研究计划(IGF)资助,致力于开发用于下一代智能纺织品的柔性导电聚合物表面。 该项目的目标是通过在材料内部创建均匀的导电“电势场”,实现多个LED和传感器在纺织品表面的自由分布。与传统的导线相比,这项技术提供了更大的灵活性。 使用Impranil®制备柔性导电聚氨酯薄膜 为了实现所需的导电性、延展性和柔韧性组合,FILK和OUT e.V.采用了科思创(Covestro)的水性Impranil®聚氨酯分散体,制备了一种柔性导电聚氨酯薄膜,并将碳纳米管作为导电添加剂掺入其中。 通过对导电聚合物表面进行激光结构化处理,可以精确调控电势场的电学特性,从而使LED和传感器无需传统布线即可自由分布在纺织品表面。通过集成传感器对嵌入LED进行主动控制,支持实时监测,并可依据应用需求通过调制电压或蓝牙实现双向通信。 FILK弗莱贝格研究所功能层系统部门副主任Martin Heise博士表示:“我们的目标是重新思考如何将电子元件集成到纺织品中。通过使用科思创的Impranil®聚氨酯分散体创建导电表面而非固定布线,我们可以更自由地分布传感器和光源,从而实现全新的智能纺织品设计及应用。” OUT e.V.项目经理Iris Vela-Wallenschus博士指出:“在柔性纺织基材上实现分布式电子、实时传感与双向通信,是可穿戴技术向前迈出的重要一步。通过与FILK及科思创合作,我们已证明这种自适应功能能够达到传统布线方法难以企及的精密水平。” 赋能新一代智能纺织品
项目成果是一个结合了导电聚合物材料、传感器集成与智能控制的技术平台。该平台为新的应用打开了可能性,例如用于新生儿黄疸光疗的传感器控制婴儿服。目前新生儿黄疸的标准治疗依赖于医院保育箱中约455纳米的蓝光。一款将蓝光LED和传感器直接集成到服装中的柔性婴儿服,可以持续监测治疗进展并实时调整光强与分布。这一方法有望在助产士的支持下,推动开发更灵活的治疗方案。 在此应用之外,基于Impranil® PUD的配方还可用于加热纺织品、压力传感器以及可穿戴电子设备的柔性导电路径等应用。该系统还可适应数字印刷等可扩展的制造工艺,从而支持在运动服装、汽车内饰、防护装备及互联物联网设备等行业的更广泛应用。 科思创纺织品涂层全球负责人Torsten Pohl博士补充道:"这个项目展示了材料创新如何为纺织品解锁新功能。我们的Impranil®水性聚氨酯分散体提供了实现这一复杂概念所需的关键柔韧性、耐久性和加工性,使其成为可扩展的智能纺织品平台。我们很自豪能够支持FILK和OUT e.V.开发出一个从新生儿护理到更广泛可穿戴市场都具有实际影响力的系统。"
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