Nieuws

Kleding wekt spanning op

Arjen Dijkgraaf | dinsdag 10 november 2020

In Duitsland is bedacht hoe je piëzo-elektrische nylonvezels kunt spinnen. Nog even en je kleding laadt je mobieltje op, suggereert een publicatie in Advanced Functional Materials.

Het gaat om polyamide-11, merknaam Rilsan. De grondstof, undecyleenzuur, wordt niet gemaakt uit aardolie maar uit wonderolie. Toen polyamide-11 eind jaren 40 werd geïntroduceerd was dat een logische keuze: petrochemie bestond nog nauwelijks. Maar wonderolie is duur en daardoor zijn de toepassingen altijd beperkt gebleven tot hoogwaardige nichemarkten die niet echt op zoek zijn naar een ‛groene’ kunststof.

Van polyamide-11 bestaan minstens vier kristalvormen. Eén daarvan, de δ’-vorm, is sterk piëzo-elektrisch: het zet mechanische krachten om in potentiaalverschillen. Het idee om er textiel van te maken dat elektriciteit opwekt wanneer de drager zich beweegt, is zeker niet nieuw. Helaas ontstaan δ’-kristallen alleen als je het gesmolten materiaal heel snel afkoelt, wat zich slecht laat verenigen met het spinnen van vezels.

Kamal Asadi, tot voor kort verbonden aan het Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz, bedacht dat je hetzelfde effect ook moet kunnen bereiken via electrospinning. Je smelt het polymeer niet maar lost het op, en trekt er vezels van onder invloed van een sterk elektrisch veld. Voorwaarde is dat het oplosmiddel er heel snel uit verdampt, wat vraagt om een een laag kookpunt en een hoge dampspanning. Trifluorazijnzuur ligt voor de hand, maar heeft het nadeel dat het waterstofbruggen vormt met polyamide 11-moleculen. Zelfs een vacuüm trekt het niet helemaal uit de vezels, waardoor je toch weer de verkeerde kristallen krijgt.

Asadi en promovendus Saleem Anwar verrijken daarom het trifluorazijnzuur met 40 % aceton, dat er nog sterkere waterstofbruggen mee vormt terwijl het nauwelijks effect heeft op polyamide. Verdampt het aceton, dan wordt trifluorazijnzuur als het ware meegesleurd.

Of het opzetje werkt, hangt sterk af van de vezeldiameter. Is die te groot, dan gaat de verdamping niet vlug genoeg; is ze te klein, dan trekt het elektrische veld er te hard aan. In beide gevallen krijg je ongewenste kristalvormen. Tussen de 100 en 1000 nm diameter lijk je voornamelijk de gewenste δ’-kristallen te genereren. De auteurs claimen er potentiaalverschillen tot 6 V mee te hebben bereikt.

Hoe je er - letterlijk - garen van spint en aansluit op een accu in je achterzak, staat nog open. En kan iemand een recept bedenken voor grootschalige synthese van undecyleenzuur?

Anwar, S. et al. (2020) Advanced Functional Materials 2004326.

KVCV

Lid worden van de KVCV? Ontdek de voordelen!

Logo KVCV

KVCV Facebook

De KVCV is ook op Facebook te vinden:

facebook

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van Mens & Molecule.

Meld je nu aan!