Marknaden för e-textilkläder beräknas nå 5 miljarder dollar år 2027, enligt marknadsundersökningsföretaget IDTechEX. Och medan grafen förväntas vara ett av de mest framträdande materialen inom bärbara e-textiler, för närvarande finns det inget bra sätt att tillverka grafenbaserade e-textilier i industriell skala.

För att lösa detta problem, ett team av forskare under ledning av professor Kostya S. Novoselov vid University of Manchester har utvecklat en skalbar process för att tillverka grafenbaserade bärbara e-textilier i industriell skala. Som de skriver i sin tidning publicerad i ett nyligen utgåva av ACS Nano , metoden kan tillåta att grafen e-textilier tillverkas med kommersiella produktionshastigheter på 150 meter per minut.

"Att kunna producera grafenbaserade bärbara e-textilier i skalbar mängd med mycket hög hastighet är ett betydande genombrott för den snabbt växande bärbara marknaden, "berättade författaren Nazmul Karim vid University of Manchester Phys.org . "Vårt enkla och kostnadseffektiva sätt att producera multifunktionella grafentextilier kan enkelt skalas upp för många verkliga applikationer, som sportkläder, militära redskap, och medicinska kläder. "

I den nya metoden, laget har vänt den tidigare processen med att belägga textilier med grafenbaserade material. Traditionellt, textilierna är först belagda med grafenoxid, och sedan reduceras grafenoxiden till dess funktionella form av reducerad grafenoxid. Istället, här reducerade forskarna först grafenoxiden i lösning, och belagde sedan textilierna med den reducerade formen.

Genom att göra beläggningen till det sista steget, det blir möjligt att använda en beläggningsteknik som kallas vaddering, som för närvarande är den mest använda metoden för att applicera funktionella finish på textilier i textilindustrin. Till exempel, vattenavvisande och rynkfria kläder tillverkas ofta genom vaddering.

En kommersiell kuddtorr enhet kan bearbeta cirka 150 meter tyg på bara en minut-ett stort steg från laboratoriemetoder för att belägga textilier med grafen som ofta innebär flera tidskrävande steg. Som forskarna skriver i sin artikel, de tror att användning av stoppning för att tillverka grafenbaserade e-textilier kommer att vara ett viktigt steg i att gå från FoU-baserade e-textilier till verkliga applikationer.

I deras studie, forskarna visade att e-textilier tillverkade av en laboratorieskala-torktumlarenhet uppvisade utmärkta elektriska och mekaniska egenskaper. Tester visade att den reducerade grafenoxiden bildar en enhetlig beläggning runt de enskilda bomullsfibrerna, vilket resulterar i god elektrisk konduktivitet, brottgräns, andningsförmåga, flexibilitet, och övergripande komfort i tyget. Det belagda tyget verkar också förbli elektriskt ledande efter upprepade tvättcykler.

Grafenbaserade bärbara e-textilier har en mängd olika användningsområden. En möjlighet, som forskarna visade, är att sensorer kan införlivas i tyget för övervakning av fysisk aktivitet. En sensor monterad på handleden, till exempel, kan fånga mekaniska rörelser som böjning/oböjning, stretching/avslappning, och vridning/vridning. En annan möjlighet är att införliva flexibla värmeelement i ett klädesplagg, tillsammans med flexibla superkondensatorer för att driva dem.

"Vår framtida forskningsplan är att undersöka andra 2D-material och utnyttja deras fördelar för bärbara e-textilapplikationer, "Karim sa." Vi försöker också kommersialisera denna teknik i samarbete med industriella partners. "

© 2017 Phys.org