Forscher entwickeln 3D-gedruckte Folie, die Schweiß absorbiert

Ein Forscherteam der National University of Singapore (NUS) hat mithilfe des 3D-Drucks eine neuartige Folie hergestellt, die effektiv Schweiß absorbieren kann. Dies könnte für eine Reihe von Anwendungen, wie Pads im Achselbereich, Einlegesohlen oder Fütterung der Schuhe interessant sein. Die Forscher haben auch gezeigt, wie die von der Folie absorbierte Feuchtigkeit genutzt werden kann, um tragbare elektronische Geräte wie Uhren und Fitness-Tracker mit Strom zu versorgen.

Die Forscher konstruierten die Folie aus zwei hygroskopischen Chemikalien, Kobaltchlorid und Ethanolamin, die aus ihrer Umgebung absorbierte Wassermoleküle anziehen und festhalten können. Nach Aussage des Teams kann die feuchtigkeitsabsorbierende 3D-gedruckte Folie 15-mal mehr Feuchtigkeit mit einer bis zu sechsmal schnelleren Rate aufnehmen als vergleichbare herkömmliche Materialien.

Während der Feuchtigkeitsaufnahme ändert die Folie ihre Farbe von blau zu lila und dann zu rosa, um einen Hinweis auf die Menge der erfolgten Wasseraufnahme zu geben. Wenn die Folie dem Sonnenlicht ausgesetzt wird, kann sie das aufgenommene Wasser schnell wieder abgeben und sich regenerieren, so dass sie mehr als hundert Mal wiederverwendet werden kann.

Um die Einsatzmöglichkeiten der Folie zu demonstrieren, integrierten die Forscher sie in Polytetrafluorethylen (PTFE)-Membranen, die üblicherweise in Kleidung verwendet werden, und erstellten ein Achselpolster, ein Schuhfutter und eine Schuheinlage.

Der Prototyp für die Schuheinlegesohle wurde hierbei mittels 3D-Druck erstellt. Das verwendete Material ist eine Mischung aus weichem Polymer und hartem Polymer und bietet so ausreichend Halt und Stoßdämpfung.

In einem weiteren Schritt zeigten die Wissenschaftler, wie sie den in der Folie gespeicherten Schweiß vollständig nutzen können. Zu diesem Zweck entwarfen sie ein tragbares Gerät zur Energiegewinnung, das aus acht elektrochemischen Zellen (ECs) besteht, in denen sie die 3D-gedruckte Folie als Elektrolyt verwendeten.

Bei der Aufnahme von Feuchtigkeit konnte jede EC etwa 0,57 Volt Strom erzeugen, und insgesamt erzeugte das Gerät genug Energie, um eine Leuchtdiode zu betreiben. Laut dem Team könnte diese Proof-of-Concept-Demonstration den Weg für ein “bedeutendes wirtschaftliches Potenzial” in den Bereichen Funktionskleidung, Schuhe und tragbare Elektronik ebnen.

Weitere Informationen zu der Arbeit veröffentlichten die Wissenschaftler X. Zhang, J. Yang, R. Borayek, H. Qu, D. Nandakumar, Q. Zhang, J. Ding und S. Tan in dem Paper “Super-hygroscopic film for wearables with dual functions of expediting sweat evaporation and energy harvesting”, welches in der Zeitschrift Nano Energy erschien.