Ionenleitfähige Polymere

16 Aug Ionenleitfähige Polymere

KMU-innovativ: Nanotechnologie (NanoChance)

Erforschung anodisierter versilberter Garne mit permanentem ionischen Nanofilm zur Behandlung neuronaler Lähmungen (MedKontakt) Teilprojekt (BMBF KMU 13N12855)

» gefördert vom

Aufgabenstellung

In diesem Teilvorhaben sollte untersucht werden, wie ionenleitfähige Polymere beschaffen sein müssen, die sich dauerhaft auf einer anodisierten versilberten Textilfaser aufbringen lassen und eine Quellschicht ausbilden. Dabei mussten mehrere Eigenschaften berücksichtigt werden. Die Materialien mussten Ladungsträger transportieren können. Die Ladungsträgerdichte sollte möglichst hoch sein. Dennoch sollten die Beschichtungsmaterialien flexible Filme ausbilden, die nicht wasserlöslich sind. Der ursprüngliche Untersuchungsansatz sah vor, die Beschichtung durch lichtinduzierte Polymerisation auf der Faser zu erzeugen.

Das ionisch leitfähige Material sollte in geringen Schichtdicken von ca. 100 nm bis 1 μm dauerhaft auf den metallisierten Fäden applizierbar sein und permanent einen gleichmäßigen Ladungstransfer zwischen Haut / Elektrolyt und metallischer Oberfläche der Garne realisieren. Das Teilvorhaben war durch die Bereitstellung der ionisch leitfähigen Komponente ein wichtiger Baustein und grundlegend für die Erreichung des Gesamtprojektziels.

Lösungsweg

Den Ergebnissen gingen einige Versuche zur Herstellung photovernetzbarer Monomere voraus, die letztlich die geforderten Materialansprüche nicht hinreichend erfüllten. Im Detail wurden aus der Gruppe der 2-(Trialkylammonio)ethylacrylathalogenide einige Vertreter hergestellt. Zur Applikation auf der Faser war es unbedingt notwendig, die Halogenide durch Ionenaustausch in leichter lösliche Verbindungen umzuwandeln bzw. den Schmelzpunkt zu erniedrigen.

Völlig ungeeignet waren die entsprechenden Bromide. Die Photopolymerisation wurde durch N-(2-(acryloyloxy)ethyl)-N,N-dimethyl-2-oxo-2-phenylethanaminiumchlorid bzw. Campherchinon durch Bestrahlung mit verschiedenen Lichtquellen initiiert. Als kurzwellige Strahlungsquelle verwendeten wir einen Xenonstrahler und 366-nm-FL. 405 nm lieferten LED und bei 465 nm benutzten wir sowohl LED als auch FL » weiterlesen…

 

 

Ergebnis

Das wissenschaftliche Ziel , Materialien, die sich auf die anodisierte Faser aufbringen lassen und eine Verringerung der Impendanz gegenüber der unbehandelten Faser bewirken und mindestens eine Leitfähigkeit von 1E-5 S/cm aufweisen, konnte mit der Bereitstellung des Beschichtungsmaterials JSD 757 erfolgreich realisiert werden.

Die beteiligten Unternehmen haben auf der Grundlage der neuartigen Garne in Verbindung mit den bereits verfügbaren und neu entwickelten Shieldex®- und ELITEX®- Garnen neue Medizinprodukte gefertigt, in denen die neuen textilen Trockenelektroden zum Einsatz gelangen. Im Ergebnis des Projektes sind erstmals Garne verfügbar, die sich textiltechnologisch bei den Projektpartnern zu maßgeschneiderten textilen Elektroden verarbeiten lassen.  Es wurden die neuen textilen Elektroden auf die notwendige Medizintechnik entsprechend adaptiert und sämtliche anwendungsbezogenen Test zum Vergleich zu konventionellen Elektroden praxisnah durchgeführt.

Im Ergebnis des Forschungsvorhabens werden nicht nur ein neuartiges Garnmaterial, sondern auch die textile Verarbeitungstechnologie, Lösungsansätze zur Kontaktierung und erste Erfahrungen bei der ortsaufgelösten Abnahme von bioelektrischen Signalen bis hin zur Stimulation zur Verfügung stehen. In Zusammenarbeit mit dem IAP Fraunhofer Institut haben wir  das Know-how für eine Herstellungstechnologie von ionisch leitfähigen Polymeren erarbeitet.

 

Das Forschungsprojekt wurde vom 01.08.2013 – 31.03.2016 gemeinsam mit folgenden Projektpartnern
bearbeitet:

Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V
IAP Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
imbut GmbH
warmX GmbH
Statex Produktions & Vertriebs GmbH
adidas AG

Ansprechpartner:
Karin Rauch

 

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