E-textile, si stampa a getto d’inchiostro

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ETextile si stampa a getto d’inchiostro

Un sistema a getto d'inchiostro Fujifilm Dimatix è al centro della ricerca orientata a lavorare sull'ottimizzazione dei processi di stampa per ottenere una maggiore efficienza nella realizzazione di particolari applicazioni nel settore tessile. Proprio questa tecnologia sta alla base della scoperta degli scienziati della North Carolina State University, che hanno creato l'e-textile stampato a getto di inchiostro. Ma come è nata questa innovazione? Una delle sfide che hanno dovuto affrontare i ricercatori è stata impedire che l'inchiostro perdesse la sua capacità di condurre l'elettricità soprattutto nel momento in cui veniva applicato a un supporto flessibile e poroso come il tessuto. “Per affrontare questo problema, abbiamo dovuto trovare la combinazione ideale dei diversi materiali impiegati per l’esperimento, in modo che l'inchiostro non gocciolasse passando attraverso la superficie permeabile del tessuto”, ha spiegato Inhwan Kim, ricercatore laureato alla NC State e in prima linea nel progetto di sperimentazione che ha portato a questa scoperta.

La stampa, un processo intrinsecamente efficiente

Proprio per le caratteristiche intrinseche alla stampa che può essere effettuata in condizioni atmosferiche regolari e a una temperatura ambiente standard, i ricercatori sono giunti alla conclusione che l’inkjet ha il potenziale per garantire un processo più semplice, più Da una ricerca condotta dagli scienziati della North Carolina State University è risultato che è possibile applicare attraverso la tecnologia inkjet inchiostro elettricamente conduttivo su tessuto in poliestere per dare vita a un e-textile destinato alla produzione di dispositivi indossabili.

efficace e più efficiente per la creazione di e-textile, rispetto ai metodi attualmente utilizzati. "La stampa a getto d'inchiostro è una tecnologia in rapida evoluzione già impiegata nell'elettronica flessibile per produrre pellicole per i display dei cellulari e per altri dispositivi" ha specificato il titolare dello studio Jesse Jur, professore di ingegneria tessile, chimica e scienza alla NC State. "Riteniamo che questo metodo di stampa,

che utilizza materiali e processi comuni sia nell'industria elettronica sia in quella tessile, possa essere promettente anche per la produzione di e-textile per dispositivi indossabili".

Come è stato ottenuto l'e-textile?

L'e-textile ha preso forma attraverso la stampa di inchiostro d'argento elettricamente conduttivo attorno a strati formati da due componenti liquidi, che fungevano da isolanti (uretano-acrilato e poli – 4-vinilfenolo). Questa sorta di sandwich a strati è stata depositata su un tessuto di poliestere sul quale l’inchiostro d'argento ha creato uno strato conduttivo rivestendo uniformemente le singole fibre senza ostacolare gli spazi tra le fibre stesse. Al termine del processo di stampa i ricercatori hanno esaminato a microscopio la superficie del materiale e i risultati hanno dimostrato che l'interazione chimica tra i materiali è stata determinante per la riuscita dell’esperimento. Le proprietà chimiche dei filati tessili, così come le proprietà dei materiali isolanti, hanno contribuito a mantenere intatta la capacità dell'inchiostro d'argento liquido di condurre l'elettricità evitando che filtrasse attraverso il tessuto di poliestere tipicamente poroso. "Siamo stati in grado applicare l'inchiostro su tessuto realizzando un materiale multistrato in grado di assumere caratteristiche di resistenza e al contempo flessibilità", ha aggiunto Kim. "La cosa sorprendente è che siamo riusciti a farlo impiegando semplicemente una stampante a getto d'inchiostro, senza ricorrere a laminazione o ad altri processi".

La tecnologia

Fujifilm Dimatix ha sfruttato tecnologia piezoelettrica a getto d’inchiostro e processi di fabbricazione MEMS per produrre una stampante per materiali destinata a R&D e test di fattibilità. Per la stampa dell’e-textile è stato impiegato il modello Fujifillm Dimatix DMP-2850: una soluzione completa per la stampa di precisione dei materiali. Dotata di un sistema di controllo della goccia, consente di gestire con estrema precisione il getto e il funzionamento della testina di stampa. Una telecamera di controllo consente l’ispezione del processo di stampa e la precisione del registro.

“Siamo stati in grado applicare l'inchiostro su tessuto realizzando un materiale multistrato resistente e flessibile. La cosa sorprendente è che siamo riusciti a farlo impiegando una stampante a getto d'inchiostro, senza ricorrere a laminazione o ad altri processi”.

Prestazioni e applicazioni

L’obiettivo della ricerca era ottenere uno strato isolante resistente e prestazioni di conduzione elettrica più efficaci possibili, senza compromettere le caratteristiche di flessibilità del tessuto. L’e-textile stampato in digitale doveva essere sufficientemente sottile per poter creare indumenti confortevoli per le persone che dovranno indossarli. L’esperimento ha dato gli esisti sperati: le prestazioni elettriche dell'e-textile sono state sottoposte a oltre 100 cicli di test in cui il materiale è stato piegato. Il risultato è stato sorprendente: il tessuto non ha perso le prestazioni elettriche. Rispetto al complesso processo adottato fino a oggi per produrre analoghi e-textile, l’impiego della stampa a getto di inchiostro è molto più semplice ed efficiente. Per questo il prossimo step sarà quello di migliorare le prestazioni elettriche complessive dell'e-textile incrementando al contempo la traspirabilità del materiale. La finalità è impiegare questa tecnologia per applicazioni come l'elettronica indossabile come, ad esempio, batterie per dispositivi elettronici o dispositivi biomedici che monitorano e tracciano la frequenza cardiaca. 69