Printed Textiles with Chemical Sensor Properties

• Autorzy: Krucińska I , Skrzetuska E , Urbaniak–Domagała W

Warianty tytułu

PL

Drukowane tekstylia o właściwościach sensorycznych na bodziec chemiczny

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study the authors proposed the introduction of chemical sensors directly on textile surfaces in the form of conductive transmission parts using the screen-printing technique. A liquid vapour-sensitive, printing surface made with the use of multi-walled carbon nanotubes was also evaluated. Carbon nanotubes show effective chemo-sensory properties because the chemical agent leads to changes in electrical conductivity. The research concerned the assessment of sensor efficiency for chemical incentives in the form of selected fluids and their vapours. The best sensory properties were observed for polar vapour at a level of relative resistance over 40%. In the case of vapours of non-polar fluids the sensory reaction of the printed fabrics is much weaker – at a level of relative resistance of about 25%. The printed textile backings subjected to the influence of a fluid show an immediate reaction, while in the case of fluid vapour the reaction occurs after a few seconds. Detection of the presence of dangerous chemical agents such as organic liquids and their vapour is possible by means of a structure composed of sensors.

PL

Autorzy proponują wprowadzenie czujników chemicznych (chemical sensor) bezpośrednio na powierzchni wyrobów tekstylnych w postaci ścieżek elektroprzewodzących techniką sitodruku. Oceniano czułość zadrukowanych podłoży tekstylnych kompozycją atramentową na bazie nanorurek węglowych na bodziec chemiczny w postaci cieczy i ich par. Nanorurki węglowe wykazują właściwości chemo – sensoryczne, ponieważ czynnik chemiczny powoduje zmiany ich rezystancji elektrycznej. Badania skuteczności działania czujników dla bodźce chemiczne prowadzone były dla wybranych cieczy oraz ich par. Najlepsze własności sensoryczne uzyskano dla par cieczy polarny - na poziomie Rrel ponad 40%. W przypadku oparów cieczy niepolarnych czułość sensoryczna zadrukowanych tkanin była znacznie słabsza - na poziomie Rrel około 25%.Zadrukowane podłoża tekstylne, wykazują natychmiastową reakcję na bodziec chemiczny w postaci cieczy, zaś w przypadku oparów cieczy, reakcja następuje po upływie kilku sekund. Wykrywanie obecności niebezpiecznych środków chemicznych, takich jak ciecze organiczne oraz ich pary jest możliwe dzięki prawidłowej konstrukcji wytworzonych czujników.

Słowa kluczowe

EN

chemical sensor; chemo-resistive sensor; screen printing; carbon nanotube

PL

czujnik chemiczny; czujnik rezystancyjno-chemiczny; czułość zadrukowanych podłoży tekstylnych; nanorurki węglowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 22, no. 4 (106)
• Strony: 68--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krucińska I

• Poland, Łódź, Lodz University of Technology, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology

autor

Skrzetuska E

• Poland, Łódź, Lodz University of Technology, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology

autor

Urbaniak–Domagała W

• Poland, Łódź, Lodz University of Technology, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology

Bibliografia

• 1. Locher I, Troster G. Screen-printed textile transmission lines. Textile Research Journal 2007; 77, 11: 837-842.
• 2. Krucińska I, Skrzetuska E, Urbaniak- Domagała W. The use of carbon nanotubes in textile printing. Journal of Applied Polymer Science 2011; 121, 1: 483-490.
• 3. Chiolerio A, Maccioni G, Martino P, Cotto M, Pandolfi P, Rivolo P, Ferrero S, Scaltrito L. Inkjet printing and low power laser annealing of silver nanoparticle traces for the realization of low resistivity lines for flexible electronics. Microelectronic Engineering 2011; 88: 2481-2483.
• 4. Jahn SF, Jakob A, Blaudeck T, Schmidt P, Lang H, Baumann RR. Inkjet printing of conductive patterns with an aqueous solution of [AgO2C(CH2OCH2)3H] without any additional stabilizing ligands. Thin Solid Films 2010; 518: 3218-3222.
• 5. Park BK, Kim D, Jeong S, Moon J, Kim JS. Direct writing of copper conductive patterns by ink-jet printing. Thin Solid Films 2007; 515, 19: 7706-7711.
• 6. van Osch THJ, Perelaer J, de Laat AWM, Schubert US. Inkjet printing of narrow conductive tracks on untreated polymeric substrates. Advanced Materials 2008; 20: 343-345.
• 7. Lee CL, Chang KC, Syu CM. Silver nanoplates as inkjet ink particles for metallization at a low baking temperature of 100oC. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2011; 381: 85-91.
• 8. Dhawan A, Seyam AM, Ghosh TK, Muth JF. Woven fabric-based electrical circuits. Textile Research Journal 2004; 74, 10: 913-919.
• 9. Cottet D. Electrical characterizationof textile transmission lines. IEEE Transactions on Advanced Packaging 2003; 26: 182-190.
• 10. Klemm M, Locher I, Troster G. A novel circularly polarized textile antenna for wearable applications. IEEE Microwave Conference 2004; 1: 137-140.
• 11. Langley R, Zhu S. Dual band wearable antenna. IEEE Loughborough Antennas & Propagation Conference 2008: 14-17.
• 12. Karaguzel B, Merritt CR, Kang T, Wilson JM, Nagle HT, Grant E, Pourdeyhimi B. Flexible, durable printed electrical circuits. The Journal of The Textile Institute 2009; 100: 1-9.
• 13. Karaguzel B, Merritt CR, Kang T, Wilson JM, Nagle HT, Grant E, et al. Utility of nonwovens in the production of integrated electrical circuits via printing conductive inks. Journal of the Textile Institute 99; 1: 37 – 45.
• 14. Windmiller J, Bandodkar A, Valdés- Ramírez G, Parkhomovsky S, Martineza A, Wang J. Electrochemical sensing based on printable temporary transfer tattoos. Chemical Communications 2012; 48: 6794-6796.
• 15. Yang YL, Chuang MC, Lou SL, Wang J., Thick-film textile-based amperometric sensors and biosensors, Analyst 2010; 135: 1230-1234.
• 16. Kordas K, Mustonen T, Toth G, Jantunen H, Lajunen M, Soldano C, Talapatra S, Kar S, Vajtai R, Ajayan PM. Inkjet printing of electrically conductive patterns of carbon nanotubes. Small 2006; 8-9: 1021-1025.
• 17. Kong J, Franklin NR, Chapline MG, Peng S, Cho KJ, Dai HJ. Nanotube molecular wires as chemical sensors. Science 287, 2000, 622-625
• 18. Wei J, Sun J, Zhu J, Wang K, Wang Z, Luo J, Wu D, Cao A. Carbon Nanotube Macro bundles for Light Sensing. Small 2006; 8-9: 988-992.
• 19. Bachtold A, Hadley P, Nakanishi T, Dekker C. Logic Circuits with Carbon Nanotube Transistors. Science 2001; 294: 1317-1321.
• 20. Skrzetuska E, Urbaniak-Domagała W, Lipp-Symonowicz B, Krucińska I. Giving Functional Properties to Fabrics Containing Polyester Fibres from Poly (Ethylene Terephthalate) with the Printing Method. In Tech 2012, DOI: 10.5772/48636.
• 21. Product Datasheet - AQUACYLTM series - Carbon Nanotubes Aqueous Dispersions. Figure 4. Diagrams characterising the sensitivity of the printing compounds to selected vapours before washing: a) benzene, b) ethanol and c) acetone, d) after washing with dioxan.