Elektrikle Isıtılabilen Tekstil Ürünleri Massachusetts Amherst Üniversitesi’nin Araştırmasıyla Mümkün Hale Geldi
Şekil 1: Kimyager Trisha Andrew tarafından geliştirilen üç katmanlı eldivenin, iletken polimer PEDOT ile kaplanan bir tabakası bulunuyor ve 1,8 gram ağırlığında bir düğme pille çalışıyor.
Massachusetts Amherst Üniversitesi’nden malzeme bilimci Trisha Andrew ve meslektaşlarının geliştirdiği elektrik ısıtmalı kumaş üretiminde kullanılabilecek yeni bir teknikten faydalanmaya hazır üreticiler gibi; iş yerine her gün açık havada gidip gelmek zorunda olanlar, kayakçılar, yaya geçidi görevlileri ve soğuk havalarda donmuş parmaklara maruz kalan diğer insanlar gelecekteki rahatlığı sabırsızlıkla bekleyebilirler. Trisha Andrew ve çalışma arkadaşları parmakları avuç içi sıcaklığında tutan eldivenler ürettiler.
Bilim insanları, Applied Materials & Interfaces dergisindeki yeni bir makalede; dikilmeye ve dokunmaya uygun, elektrik ısıtmalı malzeme üretiminde kullanılacak olan nano kaplama kumaşlar için buhar biriktirme metodunu nasıl kullandıklarını açıklıyorlar. Ürettikleri tanıtım eldiveni, parmakları 8 saate kadar sıcacık tutabiliyor. Bu üç katmanlı eldivenin bir katmanı iletken bir polimer olan PEDOT olarak da bilinen poli (3,4-ethylenedioxytiophene) ile kaplanmış olup, 1,8 gram ağırlığında bir düğmeli batarya ile güçlendirilmiştir. 10 sentlik bir madeni paranın ağırlığı 2,27 gramın biraz altındadır.
Yazarlar; hafif, nefes alabilen ve vücuda uyumlu elektrikli ısıtıcıların özel termal uygulamalarda, tıbbi ısı tedavisinde, eklem ağrısı ve sporcu rehabilitasyonlarında uygulanan geleneksel yaklaşımları değiştirme potansiyelinin olmasına dikkat çekiyorlar.
Andrew, “Bir çift pamuklu eldiven aldık ve parmaklarımızı az miktarda akım geçmesine izin verecek şekilde kapladık, böylece ısındılar. Eski moda bir pamuklu kumaştı. Parmaklar elimizdeki maddenin gerçekten esnek olduğunu göstermemize olanak sağlayacak şekilde kıvrıma sahip olduklarından dolayı eldiven üretmeyi seçtik. Eldiven, küçük bir düğme pil ile güçlendiriliyor ve cildinize akım geçmesi veya size zarar vermesi için yeterli olmayan nano-amp akımı ile çalışıyor. Tamamen suya batmış olsa bile kaplamamız çalışıyor, sizi elektrik çarpmayacaktır ve katmanlı yapının olması iletken kumaşın cildinizle temas etmediği anlamına geliyor “diyor.
“Önümüzdeki birkaç yıl içinde tüketicilere gerçek bir ürün sunmak istiyoruz. İlk örneğin çıkması iki yılı ve tüketiciye ulaşması beş yılı bulabilir. Sanırım bu, sahip olduğumuz ve tüketiciyle buluşmaya en hazır olan cihaz. Bir sonraki aşamaya geçmeye hazır “diye ekliyor.
Yakın geçmişe kadar; tekstil bilimcileri, teknik zorluklar ve laboratuvardan büyük ölçeğe geçişteki yüksek maliyetlerden dolayı buhar biriktirme yöntemini kullanmadılar. Ancak araştırmacılar; son zamanlarda imalatçıların, teknolojinin uygun maliyet sağlarken ölçekte büyütmeye gidilebileceğini düşündüklerini söylüyor. Andrew ve çalışma arkadaşları, makalede anlatılan buhar biriktirme yöntemini kullanarak, kazak için yaygın olarak kullanılan kalın bir pamuk ipliğinin iplerini kapladılar. Yazarların görüşü iyi performans gösterdiği ve ısıtmalı giysilerin hazırlanması için bir başka yolların da kullanılabileceği yönünde.
Andrew, “Bu ürünü yapmak için bizi motive eden şey, aynı zamanda ısıtıp sizi terletmeyen ve aynı zamanda esneklik, hoş yumuşaklık hissi yakalamamızdı. İş yerine her gün açık havada gidip gelmek zorunda olanlardan duyduğumuz ortak şey, kışın daha sıcak parmaklarının olmalarını istedikleri “dedi. Laboratuvar testlerinde; araştırma ekibi, test eldiveninin dört parmağının avuç içi sıcaklığına kadar ısındığını ve giyen kişinin, voltaj uygulandıktan birkaç saniye sonra kumaş ısıtıcılarından parmaklarına geçen ısıyı hissettiğini rapor ediyor.
Andrew ve kimya doktorası araştırmacısı Lushuai Zhang, kimya mühendisliği yüksek lisans öğrencisi Morgan Baima ile birlikte, eldivenlerinin saatlerce kullanım, çamaşır makinesinde yıkama, kopma, onarım ve gece şarjına dayanabileceğini garantilemek için çeşitli testler yaptılar. Andrew, “Şu anda sekiz saat boyunca kullanıma hazır bir pil kullanıyoruz, ancak bunları daha pratik hale getirmek için şarj edilebilir bir şarj cihazına ihtiyacınız var” diye belirtiyor.
Ayrıca, “Kayak yapıyorsunuz ve eldiveniniz söküldüyse, onu sadece düz bir ip ile dikerek onarabilirsiniz.”
Fare bağ doku hücrelerinin PEDOT kaplı numunelere maruz bırakıldıklarında verdikleri olumlu ve olumsuz tepkileri kıyaslamak ve bu etkileri kontrol altında tutabilmek için bağımsız bir laboratuvarda biyouyumluluk testleri düzenlediler. PEDOT kaplı malzemelerin, kullanılan kimyasallara ters tepki vermedikleri ve insan derisine temas için güvenli olduğu bildirildi.
Ayrıca; ıslak, iletken bir elementten herhangi bir elektrik çarpması yaşanmasını önlemek için ısı, nem ve cilt temasında stabilite sorunlarını da ele aldılar. Andrew, “Kimyasal olarak, iletken kumaşın etrafını sarmak için kullandığımız malzeme, fıstık paketlemek için kullanılan polistirene benziyor ve iletken malzemeyi tamamen çevreliyor. Böylece elektrik iletkeninin görünmemesini sağlıyor”.
Buhar nano kaplama işleminde farklı değişkenler kullanılarak yapılan deneylerde, sıcaklık ve oda basıncının ayarlanmasının kumaşın uygun yüzey kaplamasına ulaşmasında önemli olduğu tespit edildi. Kumaşın; çatlamaya, kırışmaya, ısıtılmaya veya diğer değişikliklere maruz bırakıldığında gösterdiği direnme testlerinde, 4,5 V’luk bir pil kullanılarak 28 °C bir sıcaklık meydana getirildi ve 6V’luk bir pil kullanılarak 45 °C’de bir saat bekletildi. Bu testler sonucunda PEDOT kaplı pamuklu kumaşın bir ısıtma elemanı olarak kullanıldığında performansını koruyacak kadar sağlam ve istikrarlı olduğunu gösterdiği ve testler sonunda belirgin bir yapısal değişikliğin olmadığı bulundu.
Kaynak : sciencedaily.com
