Grafen er nøglen til at låse op for skabelsen af ​​bærbare elektroniske enheder

Banebrydende forskning har med succes skabt verdens første ægte elektroniske tekstil, ved hjælp af vidundermaterialet Graphene.

Et internationalt hold af forskere, herunder professor Monica Craciun fra University of Exeter, har været banebrydende for en ny teknik til at integrere gennemsigtig, fleksible grafenelektroder til fibre, der almindeligvis forbindes med tekstilindustrien.

Opdagelsen kan revolutionere skabelsen af ​​bærbare elektroniske enheder, såsom tøj, der indeholder computere, telefoner og MP3-afspillere, som er lette, holdbar og let at transportere.

Den internationale forskningssamarbejde, som omfatter eksperter fra Center for Graphene Science ved University of Exeter, Institut for Systemteknik og Computere, Mikrosystemer og nanoteknologi (INESC-MN) i Lissabon, universiteterne i Lissabon og Aveiro i Portugal og det belgiske tekstilforskningscenter (CenTexBel), er publiceret i det førende videnskabelige tidsskrift Videnskabelige rapporter .

Professor Craciun, medforfatter til forskningen sagde:"Dette er et centralt punkt i fremtiden for bærbare elektroniske enheder. Potentialet har været der i en årrække, og gennemsigtige og fleksible elektroder er allerede meget udbredt i plast og glas, for eksempel. Men dette er det første eksempel på, at en tekstilelektrode virkelig er indlejret i et garn. Mulighederne for dets brug er uendelige, herunder tekstil GPS-systemer, til biomedicinsk overvågning, personlig sikkerhed eller endda kommunikationsværktøjer til dem, der er sansehæmmede. De eneste grænser er virkelig inden for vores egen fantasi."

På kun et atom tykt, grafen er det tyndeste stof, der er i stand til at lede elektricitet. Det er meget fleksibelt og er et af de stærkeste kendte materialer. Kapløbet har været i gang for forskere og ingeniører om at tilpasse grafen til brug i bærbare elektroniske enheder i de seneste år.

Denne nye forskning har identificeret, at 'enlagsgrafen', som har enestående elektriske, mekaniske og optiske egenskaber, gør det til et meget attraktivt tilbud som en gennemsigtig elektrode til anvendelser i bærbar elektronik. I dette arbejde blev grafen skabt ved en vækstmetode kaldet kemisk dampaflejring (CVD) på kobberfolie, ved hjælp af et avanceret nanoCVD-system for nylig udviklet af Moorfield.

Det samarbejdshold etablerede en teknik til at overføre grafen fra kobberfolierne til en polypropylenfiber, der allerede er almindeligt anvendt i tekstilindustrien.

Dr. Helena Alves, der ledede forskerholdet fra INESC-MN og University of Aveiro sagde:"Konceptet med bærbar teknologi er ved at dukke op, men indtil videre er det ikke-eksisterende at have fuldt tekstil-indlejret gennemsigtig og fleksibel teknologi. Derfor, udviklingen af ​​processer og teknik til integration af grafen i tekstiler ville give anledning til et nyt univers af kommercielle applikationer. "

Dr. Ana Neves, Associate Research Fellow i Prof Craciuns team fra Exeters Engineering Department og tidligere postdoc-forsker ved INESC tilføjede:"Vi er omgivet af stoffer, tæppegulve i vores hjem eller kontorer, sæderne i vores biler, og naturligvis alt vores tøj og tilbehør til tøj. Inkorporeringen af ​​elektroniske enheder på stoffer ville helt sikkert være en game-changer i moderne teknologi.

"Alt elektronisk udstyr har brug for ledninger, så det første spørgsmål, der skal tages op i denne strategi, er udviklingen af ​​ledende tekstilfibre, samtidig med at det samme aspekt bevares, komfort og lethed. Metoden, som vi har udviklet til at fremstille gennemsigtige og ledende tekstilfibre ved at belægge dem med grafen, vil nu åbne vejen for integration af elektroniske enheder på disse tekstilfibre."

Dr Isabel De Schrijver, en ekspert i smarte tekstiler fra CenTexBel sagde:"Succesfuld fremstilling af bærbar elektronik har potentialet til en forstyrrende teknologi med en bred vifte af potentielle nye applikationer. Vi er meget begejstrede for potentialet i dette gennembrud og ser frem til at se, hvor det kan bringe elektronikindustrien i fremtiden."

Professor Saverio Russo, medforfatter og også fra University of Exeter, tilføjede:"Dette gennembrud vil også fremme fødslen af ​​nye og transformative forskningsretninger til gavn for en bred vifte af sektorer lige fra forsvar til sundhedspleje."

I 2012 professor Craciun og professor Russo, fra University of Exeter's Center for Graphene Science, opdagede GraphExeter - indlejrede molekyler af ferrichlorid mellem to grafenlag, som gør et helt nyt system, der er det bedst kendte transparente materiale, der er i stand til at lede elektricitet. Det samme hold opdagede for nylig, at GraphExeter også er mere stabil end mange transparente ledere, der almindeligvis bruges af, for eksempel, displayindustrien.