Используя процесс, названный «Естественная Сварка Волокна», которая была развита сотрудником Полом К. Трулоувом в американском Военно-морском училище, исследователи включают functionalized материалы – на молекулярном уровне – в основанную на целлюлозе пряжу, как хлопок. Jost, который рекомендуется Юрием Гогоци, доктором философии, Выдающимся преподавателем стула Университета и Доверенного лица в Колледже Разработки и Женевьевы Дион, директора Технологической Лаборатории Seiki Haute Сима и доцента в Колледже Антуанетт Вестфэл Media Arts & Design, взял этот процесс к следующему уровню. Она и ее команда используют NFW, чтобы стратегически изменить пряжу для множества использования, но тот, которым они больше всего интересуются, является аккумулированием энергии.«Если энергетический текстиль будет реализованным, выясняя лучший способ к functionalize, наша пряжа – первый шаг», сказал Джост. «Естественная сварка волокна, оказывается, очень эффективная при производстве пряжи, которую мы можем настроить для конкретного использования, включая аккумулирование энергии.
Эта работа только возможна из-за успешного сотрудничества между Технической Лабораторией Seiki Haute Сима Дрекселя, Институтом Наноматериалов А.Дж. Дрекселя и отделом химии в американском Военно-морском училище.Чтобы заставить его произойти, пряжу сначала рассматривают с расплавом солей, который заставляет цепи полимера раздуваться, таким образом открывая структуру.
Тогда они включают его с функциональным материалом – таким как частицы активированного угля – двигая пряжу через шприц, заполненный смесью материала в ионной жидкости. Пряжа тогда выжита игла шприца, который физически вжимает углерод в волокна, и это обернуто на шпульку. Ионная жидкость удалена, моя пряжу с водой, которая также повторно укрепляет хлопчатобумажное волокно, заманивая углеродные частицы в ловушку в поверхности.Результат – сложный сложный волокнистый материал, который сохраняет его оригинальную гибкость, но получает емкостные свойства активированного угля.
Во многом как обычное аккумулирование энергии у устройств есть металлические пластины, чтобы улучшить электрическую проводимость, сваренная пряжа естественного для активированного угля волокна искривлена с очень проводящей пряжей из нержавеющей стали до тестирования. Активированный уголь на своем собственном не достаточно проводящий для приложений энергии, таким образом, пряжа из нержавеющей стали позволяет материалам быть заряженными более легко.«Что уникально об этом процессе, то, что мы можем использовать любую коммерчески доступную пряжу, сделанную из целлюлозы – хлопок, полотно, бамбук, вискоза, искусственный шелк», сказала Дион. «Это добавляет другой уровень способности мелодии, так как мы можем сварить густую или прекрасную пряжу, содержа дольше или более короткие волокна, которые могут привести к текстилю с уникальными механическими свойствами.
Мы используем активированный уголь для большой части нашего исследования, потому что это имеет тенденцию быть благоприятным для кожи, и обычно находится в водных фильтрах. Пряжа могла быть включена со множеством углеродных наноматериалов, но мы смотрим вперед при создании пригодного предмета одежды, так проблемы как раздражение кожи, играем роль».
Эта техника для вложения углеродных частиц в пряжу целлюлозы является важным шагом на пути к производству текстиля аккумулирования энергии. То развитие взято еще больше в работе, недавно опубликованной в Продвинутых энергетических Материалах, где несколько типов проводящей пряжи проверены и связаны в полные ткани, способные к хранению энергии, используя промышленные вязальные машины в Shima Seiki Haute Technology Lab.«Развивая емкостную пряжу, это – наиболее успешная практика, чтобы определить, можно ли это соткать или связать», сказал Джост «Иначе, как мы будем знать, может ли это действительно использоваться в пригодном применении?»«Эта область представляет больше и различные проблемы, чем просто работа к улучшенной электрохимической работе», сказал Джост. «Не все новые материалы и методы приведут к пряже электрода, которые подходят для вязания.
Наше исследование уникально, потому что оно смотрит и на электрохимическую работу и на жизнеспособность пряжи для промышленного производства».Jost и ее команда досмотрели эту игру проблемы до конца перед ними, когда они двинулись от создания емкостной пряжи к попытке связать с ним. Лучшие результаты емкости, которые были на одном уровне с обычными суперконденсаторами, прибыли из хлопчатобумажной пряжи, искривленной со сталью до сварки.«Это изменение в заказе собрания улучшило доступность электронов ко всем покрытым углеродным частицам, потому что они обработаны со сталью», сказал Джост. «В противоположность скручиванию их вместе после того, как покрытие, где это было определено только приблизительно половина всего углерода, было в хорошем контакте со стальной пряжей.
К сожалению, несмотря на превосходную работу, ни одна из хлопчатобумажной пряжи, оказалось, не связала без ломки».Таким образом, группа шла дальше, чтобы проверить бамбук, полотно и вискоза/нейлон смешали пряжу в надежде на нахождение более длительной комбинации. И в то время как ни один из трех других типов пряжи не произвел тот же самый высокий уровень электрохимического представления в качестве основанной на хлопке пряжи, они были все достаточно сильны, чтобы быть связанными в ткань без ломки.«Мы полагаем, что более длинные волокна, найденные в бамбуке, полотне и пряже вискозы, способствовали их силе и сделали их менее вероятно, чтобы разделить во время процесса вязания», сказал Джост.
Команда, совместно с исследователями в Институте Наноматериалов А.Дж. Дрекселя, уже разрабатывает связанные суперконденсаторы, в то время как продолжение использовать исследует новые материалы и процессы фальсификации.