Producție scalabilă de e-textile purtabile pe bază de grafen
Nazmul Karim
† National Graphene Institute (NGI), Universitatea din Manchester, Booth Street East, Manchester M13 9PL, Regatul Unit
Shaila Afroj
† National Graphene Institute (NGI), Universitatea din Manchester, Booth Street East, Manchester M13 9PL, Regatul Unit
‡ Școala de fizică și astronomie, Universitatea din Manchester, Oxford Road, Manchester M13 9PL, Regatul Unit
Sirui Tan
§ Școala de materiale, Universitatea din Manchester, Oxford Road, Manchester M13 9PL, Regatul Unit
Pei He
§ Școala de materiale, Universitatea din Manchester, Oxford Road, Manchester M13 9PL, Regatul Unit
Anura Fernando
§ Școala de materiale, Universitatea din Manchester, Oxford Road, Manchester M13 9PL, Regatul Unit
Chris Carr
∥ Școala de Design, Universitatea din Leeds, Leeds LS2 9JT, Regatul Unit
Kostya S. Novoselov
† National Graphene Institute (NGI), Universitatea din Manchester, Booth Street East, Manchester M13 9PL, Regatul Unit
‡ Școala de fizică și astronomie, Universitatea din Manchester, Oxford Road, Manchester M13 9PL, Regatul Unit
Date asociate
Abstract
E-textilele purtabile pe bază de grafen sunt considerate promițătoare datorită avantajelor lor față de tehnologia tradițională pe bază de metal. Cu toate acestea, procesul de fabricație este complex și în prezent nu este potrivit pentru aplicații la scară industrială. Aici raportăm o metodă simplă, scalabilă și rentabilă de a produce e-textile purtabile pe bază de grafen prin reducerea chimică a oxidului de grafen (GO) pentru a face o dispersie stabilă redusă de oxid de grafen (rGO), care poate fi apoi aplicată materialului textil țesătură folosind o tehnică simplă de tamponare. Această metodă de aplicare permite fabricarea potențială a e-textilelor grafene conductive la viteze de producție comerciale de ± 150 m/min. Materialele e-textile din grafen produse sunt durabile și lavabile, cu o moliciune/o simțire a mâinii acceptabile. Stratul de acoperire rGO a îmbunătățit rezistența la tracțiune a țesăturii de bumbac și, de asemenea, flexibilitatea datorată creșterii% a tensiunii la sarcina maximă. Demonstrăm aplicarea potențială a acestor e-textile grafen pentru electronice purtabile cu senzor de monitorizare a activității. Acest lucru ar putea duce la o îmbrăcăminte multifuncțională e-textilă cu grafen unic, care poate acționa atât ca senzori, cât și ca elemente de încălzire flexibile alimentate de energia stocată în supercondensatoarele textile din grafen.
E-textilele portabile multifuncționale devin din ce în ce mai populare, deoarece o astfel de tehnologie face viața mai sigură, mai sănătoasă și mai confortabilă. 1 Această tehnologie permite producerea de articole de îmbrăcăminte e-textile extrem de inovatoare și inteligente care pot funcționa în același timp ca senzor, actuator, generator de energie și dispozitiv de stocare a energiei. 2 Piața pentru astfel de e-textile a crescut rapid și se estimează că va crește până la 5 miliarde USD până în 2027 prin integrarea electronice ușoare și flexibile în articolele de îmbrăcăminte de zi cu zi. 3 Cu toate acestea, provocarea pentru atingerea acestui obiectiv se află în cadrul procesului de fabricație complex și care necesită mult timp e-textile și utilizarea materialelor conductoare metalice scumpe, 4 toxice, 5 și nebiodegradabile, 6 nu foarte stabile, cum ar fi argintul (Ag) și cupru (Cu).