Lightweight electro-active fibres/textiles/layers and prepar
- Reference number
- RMA08-0003
- Start and end dates
- 090701-150630
- Amount granted
- 14 251 670 SEK
- Administrative organization
- Chalmers University of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
To develop high quality carbon polymer nanocomposites (CPNC), and consequently novel CPNC devices possessing enhanced piezoelectric, electrical conductivity, photorefractive (PR), and electrical insulation functions. Respectively, high piezoelectric response in carbon nanotube (CNT) modified PVDF materials and new fibres thereof to enable efficient lightweight fibre/textile based actuators and sensors; durable electrically conductive textile fibers fulfilling requirements on mechanical and tactile properties to be used as building blocks in various smart textiles applications; PR layers yielding stable operation in the whole visible and near-IR ranges for electromagnetic/optical uses; obtain well defined carbon nanodisks (CND) and to use them for new semiconductive composites based on polyolefins for high voltage insulative layers. Above is supported by experimental materials science research and computational molecular research which in combination will lead to an increased atomistic-level understanding to enable optimization of the electro-active properties. Involvement of industries, research institutes and the Smart Textiles initiative ensures that the knowledge (e.g., in the form of PhD graduates), materials and developed prototypes will be efficiently disseminated to, and used by Swedish industry.
Popular science description
Avsikten är att utveckla nya lättviktiga och funktionella fibrer, textilier och skikt. Alla komponenter baseras på polymera nanokompositer som innehåller kolnanorör (CNT), kimrök (CB) eller kolnanoskivor (”carbon nanodisks”, CND). Dessa komponenter används därefter för att tillverka nya produkter. Både kommersiellt tillgängliga nanopartiklar och sådana som tas fram inom programmet används. Till följd av deras goda elektriska ledningsförmåga är dessa nanopartiklar intressanta att använda för att göra polymerer elektroaktiva. Exempelvis kan polymererna, modifierade på lämpligt sätt, uppvisa en förhöjd piezoelektrisk effekt, få en högre elektrisk ledningsförmåga som kan utnyttjas vid t.ex. uppvärmning, ändrade ljusbrytande egenskaper (”photorefraction”) eller förbättrad elektrisk isoleringsförmåga vilket kan omsättas i nya produkter. Produkterna blir efterfrågade eftersom de uppfyller både samhälls- och konsumentbehovet av lättviktiga funktionella produkter relaterade till hem och fritid, medicinsk diagnostik, effektiv energidistribution, telekommunikation mm. Ett flertal prototyper och demonstratorer kommer att ingå i arbetet. Kunskap och produkter från programmet kommer att kunna användas av svensk industri, konsumenter och i universitetsutbildningen. Det finns dock flera utmaningar. Frågeställningar att beakta för att uppnå målen är exempelvis relaterade till separation och likformig fördelning av nanopartiklarna i materialet. Strukturen hos partikelnätverket liksom deras växelverkan med polymermatrisen är likaså kritiska faktorer. Här är experimentell materialvetenskap kombinerad med beräkningsinriktad fysikalisk kemi ett viktigt verktyg inom programmet. Flera tillverkningsmetoder avses användas och om nödvändigt, utvecklas för att uppnå bättre blandning, förbättrad spinnbarhet etc. Sammanfattningsvis, programmet inriktar sig mot forskning och utveckling av fibrer för intelligenta (smarta) textilier; mer specifikt mot (i) nya fibrer/textilier för lättviktig, känslig piezoelektrisk utrustning, (ii) smältspunna elektriskt ledande och lättviktiga fibrer för fordonsindustrins tyger, (iii) nya filmer (”photorefractive”) för en bättre avbildning av mänskliga inre organ, (iv) ny förbättrad optisk telekommunikationsutrustning med bättre väderbeständighet och (v) nya isolerande/halvledande skikt för högspänningskablar. Programmet bygger på en samverkan mellan Chalmers, Swerea IVF, Högskolan i Borås, Borealis, Russian Academy of Sciences och Imego Institute.