Grafenbaserede bærbare e-tekstiler bevæger sig tættere på kommerciel produktion

Markedet for e-tekstilbeklædning forventes at nå 5 milliarder dollar inden 2027, ifølge markedsundersøgelsesfirmaet IDTechEX. Og mens grafen forventes at være et af de mest fremtrædende materialer i bærbare e-tekstiler, i øjeblikket er der ingen god måde at fremstille grafenbaserede e-tekstiler på i industriel skala.

For at løse dette problem, et team af forskere ledet af professor Kostya S. Novoselov ved University of Manchester har udviklet en skalerbar proces til fremstilling af grafenbaserede bærbare e-tekstiler i industriel skala. Som de skriver i deres papir offentliggjort i et nylig nummer af ACS Nano , metoden kunne tillade, at grafen e-tekstiler fremstilles ved kommercielle produktionshastigheder på 150 meter i minuttet.

"At kunne producere grafenbaserede bærbare e-tekstiler i skalerbar mængde ved meget høj hastighed er et betydeligt gennembrud for det hurtigt voksende marked for wearables, "fortalte første forfatter Nazmul Karim ved University of Manchester Phys.org . "Vores enkle og omkostningseffektive måde at producere multifunktionelle grafentekstiler kan let skaleres op til mange virkelige applikationer, såsom sportstøj, militært udstyr, og medicinsk tøj. "

I den nye metode, teamet har vendt den tidligere proces med belægning af tekstiler med grafenbaserede materialer. Traditionelt set tekstilerne er først belagt med grafenoxid, og derefter reduceres grafenoxidet til dets funktionelle form for reduceret grafenoxid. I stedet, her reducerede forskerne først grafenoxidet i opløsning, og derefter belagt tekstilerne med den reducerede form.

Ved at gøre belægning til det sidste trin, det bliver muligt at bruge en belægningsteknik kaldet polstring, som i øjeblikket er den mest almindeligt anvendte metode til påføring af funktionelle finish på tekstiler i tekstilindustrien. For eksempel, vandafvisende og rynkefrit tøj fremstilles ofte ved polstring.

En kommerciel pad-tør enhed kan behandle cirka 150 meter stof på bare et minut-et stort spring fra laboratoriemetoder til belægning af tekstiler med grafen, der ofte involverer flere tidskrævende trin. Som forskerne skriver i deres papir, de mener, at brug af polstring til fremstilling af grafenbaserede e-tekstiler vil være et vigtigt skridt i at flytte fra F &U-baserede e-tekstiler til virkelige applikationer.

I deres undersøgelse, forskerne demonstrerede, at e-tekstiler fremstillet af en pad-tør enhed i laboratorieskala udviste fremragende elektriske og mekaniske egenskaber. Test viste, at det reducerede grafenoxid danner en ensartet belægning omkring de enkelte bomuldsfibre, hvilket resulterer i god elektrisk ledningsevne, trækstyrke, åndbarhed, fleksibilitet, og generel komfort i stoffet. Det overtrukne stof ser også ud til at forblive elektrisk ledende efter gentagne vaskecyklusser.

Grafenbaserede bærbare e-tekstiler har en række forskellige anvendelsesmuligheder. En mulighed, som forskerne demonstrerede, er, at sensorer kan inkorporeres i stoffet til overvågning af fysisk aktivitet. En sensor monteret på håndleddet, for eksempel, kan fange mekaniske bevægelser såsom bøjning/ubøjning, strækning/afslapning, og vridning/vridning. En anden mulighed er at inkorporere fleksible varmeelementer i et tøj, sammen med fleksible superkapacitorer til at drive dem.

"Vores fremtidige forskningsplan er at undersøge andre 2D-materialer og udnytte deres fordele til bærbare e-tekstilapplikationer, "Karim sagde." Vi søger også at kommercialisere disse teknologier i samarbejde med industrielle partnere. "

© 2017 Phys.org