žŁÀûŒ§

24 mars 2020

För första gången har en mjuk och töjbar termoelektrisk modul skapats i ett organiskt kompositmaterial. Materialet skördar energi från kroppsvärme, kan tryckas och lämpar sig för exempelvis smarta kläder, kroppsnära elektronik eller elektronisk hud.

Nara Kim, i bakgrunden Xavier Crispin och Klas Tybrandt Fotograf: THOR BALKHED
Nara Kim, Xavier Crispin och Klas Tybrandt har de kompletterande kompetenser som gjort det möjligt att få fram ett nytt material med helt unika egenskaper. 
Forskare vid Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet har tagit fram ett kompositmaterial med helt unika egenskaper, det är samtidigt mjukt, töjbart, elektriskt ledande och har goda termoelektriska egenskaper. Därmed är det också idealiskt för en lång rad kroppsnära applikationer.

Resultatet har forskarna publicerat i Nature Communications, tillsammans med kollegor i Belgien, Nya Zealand och Kalifornien.

Kompletterande kompetens

Nara Kim, postdoktor och förste forskningsingenjör vid Laboratoriet för organisk elektronik har kombinerat tre olika material, den ledande polymeren PEDOT:PSS, ett vattenburet polyuretan-gummi samt en jonisk vätska. Resultatet är ett kompositmaterial med helt unika egenskaper. PEDOT:PSS står för de termoelektriska egenskaperna, gummimaterialet för elasticiteten och den joniska vätskan ger mjukhet och töjbarhet.

Foto THOR BALKHEDForskningen har Nara Kim bedrivit under ledning av professor Xavier Crispin och universitetslektor Klas Tybrandt, båda vid Laboratoriet för organisk elektronik.

– Xavier Crispin är pionjär inom organiska termoelektriska material, Klas Tybrandt är expert på de mjuka elektroniska material och jag bidrar med kunskaper om organiska kompositer. Idén till det nya materialet har vi tagit fram tillsammans,
berättar hon.

Mjukt och töjbart

PEDOT:PSS är den vanligaste ledande polymeren och den används i en lång rad applikationer, inte minst för sina goda termoelektriska egenskaper. Men polymeren är både för hård och skör för att direkt kunna användas i kroppsnära elektronik.

– Jämfört med PEDOT:PSS är vårt material 100 gånger mjukare och 100 gånger mer töjbart, intygar Klas Tybrandt, forskningsledare inom området Mjuk elektronik vid Laboratoriet för organisk elektronik.

– Tack vare att vi kan kontrollera materialets struktur, både på nano- och mikro-nivån, kan vi kombinera de olika materialens goda egenskaper i en komposit, säger han.

Den nya kompositen är även tryckbar.
– Kompositmaterialet formas i en vattenblandning och kan även användas som bläck och tryckas på olika ytor. När ytan töjs eller böjs följer kompostmaterialet med. Kompositen tillverkar vi också i en lågkostnads- och miljövänlig process, säger Nara Kim.

Nytt forskningsfält

Forskarna ser nu ett helt fält av nya möjligheter i att skapa mjuka och elastiska organiskt ledande material.
– Det finns många joniska vätskor, ledande polymerer och traditionella elastomerer som kan kombineras i nya nanokompositer för termoelektriska generatorer, superkondensatorer, batterier, sensorer, kroppsnära elektronik och implantat som kräver tjocka, elastiska och elektriskt ledande material, konstaterar Xavier Crispin.

Forskningen har i huvudsak finansierats av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Göran Gustafssons stiftelse och Stiftelsen för strategisk forskning samt via den strategiska satsningen på avancerade funktionella material, AFM, vid Linköpings universitet.

, Nara Kim, Samuel Lienemann, Ioannis Petsagkourakis, Desalegn Alemu Mengistie, Seyoung Kee, Thomas Ederth, Viktor Gueskine, Philippe Leclère, Roberto Lazzaroni, Xavier Crispin, and Klas Tybrandt, Nature Communications 2020, doi 10.1038/s41467-020-15135-w

Kontakt

Fler forskningsnyheter från LOE

En man stÄr framför ett dragskÄp i ett labb.

Simone Fabiano får prestigefyllt kemipris

Årets Göran Gustafssonpris i kemi går till LiU-professorn Simone Fabiano. Hans forskning fokuserar på organiska halvledare och hur de kan få bättre ledningsförmåga och nya egenskaper tack vare så kallad dopning.

En man i labbrock hÀller vÀtska i ett rör.

Elektroder som skapas med ljus

Synligt ljus kan användas för att skapa elektroder av ledande plaster helt utan farliga kemikalier. Det har forskare vid LiU visat. Elektroderna kan skapas på olika typer av underlag vilket öppnar för en ny typ av elektronik.

En mini-modell av en hjÀrna gjord av gelé.

Stora donationer till nydanande behandling mot parkinson

Stiftelsen Promobilia har donerat 30 miljoner kronor till LiU för ett forskningsprojekt där organisk elektronik ska användas för att behandla Parkinsons sjukdom. Även Stiftelsen för Parkinsonforskning har donerat 5 miljoner kronor till ändamålet.

Forskning vid LOE

Senaste nytt från LiU

Publik ser en rymdfÀrja ovanför jorden projiceras i omslutande dom.

Alla kan landa på månen med ny omslutande film

I filmen Once Upon the Moon upplever publiken månlandningarna som om de själva vore där. Autentiskt bildmaterial, astronauters egna berättelser och den senaste visualiseringstekniken gör det möjligt. Filmen är producerad vid Visualiseringscenter C.

En grupp mÀnniskor som stÄr pÄ en basketplan.

Hon öppnar dörrar till idrotten

Sundus Mostafa är lärarstudenten som leder KFUM Bollihop – en förening med syfte att inkludera fler tjejer i idrottsvärlden. För sitt engagemang och ledarskap har hon nominerats till Kompassrosen, Konungens Stiftelse Ungt Ledarskaps stipendium.

En kopp som stÄr pÄ ett bord.

LEAD blir svensk accelerator inom NATO DIANA

Innovationsinkubatorn LEAD i Östergötland, som ägs av LiU Holding AB, har utsetts till svensk accelerator inom NATO DIANA – NATO:s innovationsprogram för utveckling av ny teknik med betydelse för både civila och militära tillämpningar.