Lågviktiga elektroaktiva fibrer/textilier/skikt och tillverk
- Diarienummer
- RMA08-0003
- Start- och slutdatum
- 090701-150630
- Beviljat belopp
- 14 251 670 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Avsikten är att utveckla högkvalitativa kolinnehållande polymerkompositer (CPNC) och nya CPNC-komponenter med högre elektrisk konduktivitet, förbättrade piezoelektriska och ”photorefractive” (PR) egenskaper samt bättre isolerande funktioner. Specifikt; hög piezoelektrisk respons hos PVDF-material/fibrer innehållande kolnanorör (CNT) för att framställa effektiva lågviktiga fiber/textilbaserade styrkomponenter och sensorer; robusta elektriskt ledande textilfibrer med adekvata mekaniska och taktila egenskaper som byggstenar i olika intelligenta textilapplikationer; PR-skikt för säker användning i det synliga och ”near-IR” våglängdsområdet för elektromagnetiska(optiska tillämpningar; väldefinierade kolnanoskivor (”carbon nanodisks” CND) i nya halvledande kompositer, baserade på polyolefiner, för isoleringstillämpningar inom högspänningstekniken. Målen uppnås genom en kombination av experimentell materialvetenskaplig forskning och datorstödd molekylbaserad simulering (”computational molecular research”) vilket, genom en förbättrad förståelse på atomär nivå, möjliggör en optimering av de elektroaktiva egenskaperna. Medverkan av industri, forskningsinstitut och Smart Textile initiativet säkerställer att den genererade kunskapen (t ex i form av examinerade doktorer), materialen och prototyperna kommer att spridas till och användas av svensk industri.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.