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Tejidos para pantallas de gran superficie integrados con sistemas funcionales

Xiang Shi ^1,2,3, Yong Zuo ^1,2,3, Peng Zhai ⁴

¹State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Fudan University, Shanghai, China.
²Department of Macromolecular Science, Fudan University, Shanghai, China.
³Laboratory of Advanced Materials, Fudan University, Shanghai, China.
⁴The Institute of AI and Robotics, Fudan University, Shanghai, China.
⁵Department of Aeronautics and Astronautics, Fudan University, Shanghai, China.
⁶Mechanics of Functional Materials Division, Institute of Materials Science, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt, Germany.
⁷Ji Hua Laboratory, Foshan, China.
⁸Department of Materials Science and Engineering, Henry Samueli School of Engineering and Applied Science, University of California, Los Angeles, Los Angeles, CA, USA.
⁹Institute for Biomedical Materials & Devices (IBMD), Faculty of Science, University of Technology Sydney, Sydney, New South Wales, Australia.
¹⁰Department of Biomedical Engineering, UTS-SUStech Joint Research Centre for Biomedical Materials and Devices, Southern University of Science and Technology, Shenzhen, Guangdong, China.
¹¹State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Fudan University, Shanghai, China. peiningc@fudan.edu.cn.
¹²Department of Macromolecular Science, Fudan University, Shanghai, China. peiningc@fudan.edu.cn.
¹³Laboratory of Advanced Materials, Fudan University, Shanghai, China. peiningc@fudan.edu.cn.
¹⁴State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Fudan University, Shanghai, China. penghs@fudan.edu.cn.
¹⁵Department of Macromolecular Science, Fudan University, Shanghai, China. penghs@fudan.edu.cn.
¹⁶Laboratory of Advanced Materials, Fudan University, Shanghai, China. penghs@fudan.edu.cn.

⁰State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Fudan University, Shanghai, China.

Nature +

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11 de marzo de 2021

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Resumen

Los investigadores desarrollaron un tejido de visualización de 6 metros con más de 500.000 unidades electroluminiscentes. Este textil electrónico flexible y lavable es adecuado para aplicaciones de tecnología portátil e Internet de las cosas.

Área De La Ciencia

Ciencias de los materiales
Ingeniería electrónica
Tecnología textil

Sus Antecedentes

Las pantallas son fundamentales para la electrónica moderna, y su integración en los textiles es clave para la tecnología portátil inteligente.
Los textiles electrónicos existentes pueden comunicarse, detectar y suministrar energía, pero carecen de pantallas funcionales de gran área debido a los desafíos en la creación de unidades de iluminación duraderas y fáciles de ensamblar.
La tecnología portátil tiene como objetivo revolucionar la interacción hombre-dispositivo, con los textiles de visualización que ofrecen potencial para herramientas de comunicación en tiempo real.

Objetivo Del Estudio

Desarrollar un tejido de visualización funcional de gran superficie con unidades de iluminación duraderas y fáciles de ensamblar.
Para crear un tejido de visualización flexible, transpirable y lavable adecuado para aplicaciones prácticas.
Demostrar el potencial de los sistemas textiles integrados en el Internet de las cosas, en particular en el ámbito de la salud.

Principales Métodos

Fabricación de un tejido de visualización de 6 metros de largo y 25 centímetros de ancho utilizando trama conductiva y fibras de urdimbre luminiscentes.
Creación de unidades electroluminiscentes a escala micrométrica en los puntos de contacto entre la trama y la urdimbre.
Prueba de la durabilidad, la flexibilidad, la transpirabilidad y la lavabilidad del tejido de visualización, incluida la estabilidad del brillo bajo tensión.

Principales Resultados

Se creó con éxito un tejido de visualización con 5 x 10^5 unidades electroluminiscentes espaciadas aproximadamente 800 micrómetros.
La desviación de brillo entre las unidades fue inferior al 8%, con un rendimiento estable cuando el textil fue doblado, estirado o prensado.
El tejido de exhibición demostró flexibilidad, transpirabilidad y resistencia al lavado repetido en la máquina.

Conclusiones

El tejido de visualización desarrollado supera las limitaciones anteriores en la creación de pantallas textiles funcionales de gran superficie.
El enfoque integra la fabricación y la función de dispositivos electrónicos con los textiles, allanando el camino para la electrónica de fibra tejida de próxima generación.
Un sistema integrado que incluye una pantalla, teclado y fuente de alimentación mostró el potencial de las herramientas de comunicación en el cuidado de la salud y el Internet de las cosas.

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