Das Jenaer Leibniz-Institut, die Philipps-Universität zu Marburg und die Brown University der USA haben gemeinsam eine Methode zur präzisen Messung der elektrischen Leitfähigkeit von dünnen Schichten auf intelligenten Textilien entwickelt. Damit können Beschichtungen berührungslos analysiert und Materialfehler schnell identifiziert werden. Die Ergebnisse sind im Fachjournal Scientific Reports erschienen.

Marburg, 26. September 2024. Die Vernetzung durch Textilien mittels Sensorik oder Energiequellen an Kleidungen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Zu solchen Innovationen, die am Leibniz-Institut für Photonische Technologien entwickelt werden gehören, energiewandelnde Solargewebe, thermoelektrische Generatoren, optische thermische Sensoren oder kühlende Materialien. Mit einer Dicke von wenigen Nanometern werden Beschichtungen gleichmäßig über flexible und unebene Textilgewebe aufgebracht. Die besondere Herausforderung liegt darin diese gleichmäßig aufzutragen damit die Funktionen gewährleistet werden können.

Die Philips-Universität Marburg nutzt eine Terahertz-basierte Methode um die Leitfähigkeit dieser hauchdünnen Schichten präzise, berührungslos und ortsaufgelöst zu messen. „Terahertz-Strahlung liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen Infrarot- und Mikrowellenstrahlung“ erläutert Alexander Jäckel, Doktorand an der Philipps Universität Marburg. Ihre Wechselwirkung mit den Materialien liefert wertvolle Informationen über deren Struktur und elektrische Eigenschaften.
„Die Methode gibt uns einen detaillierten Einblick in die Qualität der Beschichtungen auf Textilien, die als smarte Kleidung in Bereichen wie der Gesundheitsüberwachung, der Energiewandlung oder Sicherheitsausrüstung eingesetzt werden können. Das hilft, die Produktion solcher Textilien zu optimieren“, erklärt Arbeitsgruppenleiter Dr. Jonathan Plentz vom Leibniz-IPHT.
Die Forschungsteams testeten die Methode an zwei Materialien: Silber und Indiumzinnoxid (ITO). Beide werden häufig als leitfähige und transparente Beschichtungen auf Textilien verwendet werden.

Die gewonnenen Erkenntnisse könnten die Entwicklung langlebigerer und zuverlässigerer Smart Textiles vorantreiben. Besonders in der Medizintechnik und im Bereich der schützenden Kleidung könnten große Fortschritte erzielt werden. Auch andere Branchen wie die Automobilindustrie oder der Bereich der Wearables könnten von dieser Technologie profitieren. Die Methode ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Qualitätskontrolle bei der Entwicklung von Sensoren und flexiblen Schaltkreisen auf Textilien.

Die Forschenden planen, die Technologie weiterzuentwickeln, um sie für industrielle Echtzeit-Qualitätskontrollen von intelligenten Textilien einzusetzen.

Originalpublikation:

Jäckel, A., Hupfer, M.L., Castro-Camus, E. et al. Terahertz conductivity mapping of thin films on smart textiles. Sci Rep 14, 22029 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-73113-4

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