Protocol to assess the quality of transmission lines within smart textile structures

Abstract

La question de la lavabilité est toujours un défi pour les textiles électroniques en termes d'application. Cela réduit leur fiabilité, les rend pas assez robustes, et donc pas prêts pour le marché. Dans cette étude, un nouveau protocole a été conçu pour tester la performance des fils conducteurs en situation humide afin de simuler le cycle de lavage. Dans ce contenu, deux fils de polyamide argentés disponibles dans le commerce ayant le même nombre de fils ont été utilisés et les résultats de lavage de chaque fil ont été discutés. Des lignes de transmission avec des fils de polyamide argentés sur du tissu de coton tissé ont été produites par des techniques de couture (couture à une ligne) et de broderie (couture à trois lignes) pour améliorer la conductivité et la robustesse. Pour la simulation du processus de lavage, le testeur d'abrasion Martindale a été utilisé dans des conditions humides et sèches. De plus, des feutres de testeur d'abrasion et des lignes de transmission ont été placés dans différentes solutions, à savoir de l'eau, de l'eau avec un détergent standardisé et de l'eau avec un détergent disponible dans le commerce. Après le mouillage des échantillons, des tests d'abrasion ont été effectués sur les lignes de transmission, et des mesures de résistance électrique linéaire ont été enregistrées avec le multimètre avant l'abrasion et tous les 1500 cycles jusqu'à 4500 cycles dans des conditions humides et également après le séchage des lignes de transmission. Enfin, l'impact de l'abrasion sur les fils de polyamide argentés a été étudié au microscope optique. Il a été constaté que le revêtement d'argent sur le fil conducteur était endommagé lorsqu'il était soumis à des cycles d'abrasion, en particulier à l'état humide. L'eau elle-même a un impact de stress sur les échantillons provoquant une augmentation rapide de la résistance électrique. Le détergent commercial avec de l'eau s'est avéré avoir l'effet le plus dommageable sur les fils conducteurs en raison de la présence de particules supplémentaires pour améliorer les performances de lavage. En termes de méthodes d'intégration, de meilleures valeurs de conductivité électrique ont été obtenues dans les lignes de transmission de broderie à trois lignes en raison des multiples points d'interconnexion dans le réseau de broderie.El problema de la lavabilidad es siempre un desafío para los textiles electrónicos en términos de aplicación. Reduce su fiabilidad, hace que no sean lo suficientemente robustos y, por lo tanto, no estén listos para el mercado. En este estudio, se diseñó un protocolo novedoso para probar el rendimiento de los hilos conductores en situación húmeda con el fin de simular el ciclo de lavado. En este contenido, se utilizaron dos hilos de poliamida plateados disponibles comercialmente que tenían el mismo recuento de hilos y se discutieron los resultados del lavado de cada hilo. Las líneas de transmisión con hilos de poliamida plateados sobre tela tejida de algodón se produjeron mediante técnicas de costura (puntada de una sola línea) y bordado (puntada de tres líneas) para mejorar la conductividad y la robustez. Para la simulación del proceso de lavado, se utilizó el probador de abrasión Martindale en condiciones húmedas y secas. Además, los fieltros del probador de abrasión y las líneas de transmisión se colocaron en diferentes soluciones, es decir, agua, agua con detergente estandarizado y agua con detergente disponible comercialmente. Después de humedecer las muestras, se realizaron pruebas de abrasión en las líneas de transmisión y se registraron las mediciones de resistencia eléctrica lineal con el multímetro antes de la abrasión y cada 1500 ciclos hasta 4500 ciclos en condiciones húmedas y también después de secar las líneas de transmisión. Finalmente, se investigó el impacto de la abrasión en los hilos de poliamida plateados mediante microscopio óptico. Se ha encontrado que el recubrimiento de plata en el hilo conductor se dañó cuando se sometió a ciclos de abrasión, especialmente en estados húmedos. El agua en sí tiene un impacto de estrés en las muestras que provoca que la resistencia eléctrica aumente rápidamente. Se descubrió que el detergente comercial con agua tiene el efecto más dañino en los hilos conductores debido a la presencia de partículas adicionales para mejorar el rendimiento del lavado. En términos de métodos de integración, se lograron mejores valores de conductividad eléctrica en las líneas de transmisión de bordado de tres líneas debido a múltiples puntos de interconexión en la red de bordado.The washability issue is always a challenge for electronic textiles in terms of application. It reduces their reliability, makes them not robust enough, and therefore not ready for the market. In this study, a novel protocol was designed to test the performance of conductive threads under wet situation in order to simulate the washing cycle. In this content, two commercially available silver-plated polyamide threads having the same thread count were used and washing results of each thread were discussed. Transmission lines with silver-plated polyamide threads onto cotton woven fabric were produced via sewing (single-line stitch) and embroidery techniques (three-line stitch) to improve the conductivity and robustness. For the simulation of the wash process, Martindale abrasion tester was used under wet and dry conditions. Moreover, felts of abrasion tester and transmission lines were put into different solutions, i.e., water, water with standardized detergent and water with commercially available detergent. After wetting specimens, abrasion tests were performed on transmission lines, and linear electrical resistance measurements were recorded with the multi meter before abrasion and every 1500 cycles up to 4500 cycles in wet conditions and also after drying the transmission lines. Finally, abrasion impact on silver-plated polyamide threads was investigated by optical microscope. It has been found that silver coating on the conductive thread was damaged when subjected to abrasion cycles, especially in wet states. Water itself has stress impact on samples provoking the electrical resistance increase rapidly. Commercial detergent with water was found to have the most damaging effect on the conductive threads because of extra particles presence to enhance the washing performance. In terms of integration methods, better electrical conductivity values were achieved in three-line embroidery transmission lines due to multiple interconnection points in the embroidery network.تمثل مشكلة قابلية الغسيل دائمًا تحديًا للمنسوجات الإلكترونية من حيث التطبيق. يقلل من موثوقيتها، ويجعلها غير قوية بما فيه الكفاية، وبالتالي غير جاهزة للسوق. في هذه الدراسة، تم تصميم بروتوكول جديد لاختبار أداء الخيوط الموصلة في ظل الوضع الرطب من أجل محاكاة دورة الغسيل. في هذا المحتوى، تم استخدام خيطين من البولي أميد المطلي بالفضة المتوفرين تجاريًا واللذين لهما نفس عدد الخيوط وتمت مناقشة نتائج الغسيل لكل خيط. تم إنتاج خطوط نقل مع خيوط بولي أميد مطلية بالفضة على قماش منسوج من القطن عن طريق الخياطة (غرزة أحادية الخط) وتقنيات التطريز (غرزة ثلاثية الخطوط) لتحسين الموصلية والمتانة. لمحاكاة عملية الغسيل، تم استخدام جهاز اختبار تآكل مارتيندال في الظروف الرطبة والجافة. علاوة على ذلك، تم وضع لبادات جهاز اختبار التآكل وخطوط النقل في محاليل مختلفة، أي الماء والماء مع المنظفات القياسية والماء مع المنظفات المتاحة تجاريًا. بعد ترطيب العينات، تم إجراء اختبارات التآكل على خطوط النقل، وتم تسجيل قياسات المقاومة الكهربائية الخطية بالمتر المتعدد قبل التآكل وكل 1500 دورة تصل إلى 4500 دورة في الظروف الرطبة وأيضًا بعد تجفيف خطوط النقل. أخيرًا، تم فحص تأثير التآكل على خيوط البولي أميد المطلية بالفضة بواسطة المجهر البصري. وقد تبين أن الطلاء الفضي على الخيط الموصل قد تضرر عند تعرضه لدورات التآكل، خاصة في الحالات الرطبة. الماء نفسه له تأثير الإجهاد على العينات مما يؤدي إلى زيادة المقاومة الكهربائية بسرعة. وجد أن المنظفات التجارية بالماء لها التأثير الأكثر ضررًا على الخيوط الموصلة بسبب وجود جزيئات إضافية لتعزيز أداء الغسيل. من حيث طرق التكامل، تم تحقيق قيم أفضل للتوصيل الكهربائي في خطوط نقل التطريز ثلاثية الخطوط بسبب نقاط التوصيل البيني المتعددة في شبكة التطريز.