据市场研究公司IDTechEX预测,到2027年,电子纺织品服装市场规模将达到50亿美元。虽然石墨烯被认为是可穿戴电子纺织品中最突出的材料之一,但目前还没有一个好的方法来大规模生产基于石墨烯的电子纺织品。
为了解决这个问题,曼彻斯特大学的Kostya S. Novoselov教授领导的一个研究小组开发了一种可扩展的工艺,在一个工业规模.正如他们在最近一期的ACS纳米,该方法可以允许石墨烯E-纺织品以每分钟150米的商业生产率制造。
“为了能够在可扩展的数量下生产基于石墨烯的可穿戴电子纺织品,这对于快速增长的可穿戴物市场进行了重大突破,”曼彻斯特大学的第一次作者纳粹·卡里姆告诉phys.org..“我们生产多功能石墨烯纺织品的简单且成本效益高,可以很容易地在许多实际应用中扩大规模,如运动服装、军事装备和医疗服装。”
在新方法中,该团队已逆转以前涂料的基于石墨烯材料的纺织品。传统上,纺织品首先涂有石墨烯氧化物然后将石墨烯氧化物降低到其异氧化物的氧化烯烃的功能形式。相反,在这里,研究人员首先将石墨烯氧化在溶液中,然后用缩小的形式涂覆纺织品。
将涂层作为最后一步,就可以使用一种称为填充的涂层技术,这是目前纺织工业中最常用的功能性整理织物的方法。例如,防水和防皱的衣服通常是由衬垫制成的。
一个商用的平板干燥装置可以在一分钟内处理大约150米的织物,这是一个巨大的飞跃,相对于通常涉及多个耗时步骤的实验室方法,用石墨烯涂层纺织品。研究人员在他们的论文中写道,他们相信使用填充材料来制造基于石墨烯的电子纺织品,将是从基于研发的电子纺织品向现实世界应用的重要一步。
在他们的研究中,研究人员证明了通过实验室级垫干燥装置制成的电子纺织品具有出色的电气和机械特性。测试表明减少了石墨烯.氧化物在单个棉纤维周围形成一层均匀的涂层,从而使织物具有良好的导电性、抗拉强度、透气性、柔韧性和整体舒适度。涂层织物在反复洗涤后仍然保持导电。
基于石墨烯的可穿戴电子纺织品具有各种潜在的应用。研究人员所证明的一种可能性是传感器可以掺入织物中以监测身体活动。例如,安装在手腕上的传感器可以捕获机械运动,例如弯曲/不弯曲,拉伸/弛豫和扭转/无捻。另一种可能性是在整个衣服中融合柔性加热元件,以及柔性超级电容器来供应它们。
“我们未来的研究计划是调查其他2D材料,并利用他们对可穿戴电子纺织品应用的好处,”卡里姆说。“我们也希望与工业合作伙伴合作将这些技术商业化。”
了下:工业自动化,电容器




