Erste skalierbare Graphengarne für tragbare Textilien hergestellt

4. März 2019

von der University of Manchester

Ein Forscherteam unter der Leitung von Dr. Nazmul Karim und Prof. Sir Kostya Novoselov von der Universität Manchester hat eine Methode zur Herstellung skalierbarer Garne auf Graphenbasis entwickelt.

Multifunktionale tragbare E-Textilien stehen aufgrund ihres großen Potenzials für Anwendungen in den Bereichen Gesundheitswesen, Sportbekleidung, Fitness und Luft- und Raumfahrt im Mittelpunkt großer Aufmerksamkeit.

Graphen gilt aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit und Flexibilität als potenziell gutes Material für diese Art von Anwendungen. Jedes Atom in Graphen ist seiner Umgebung ausgesetzt, wodurch es Veränderungen in seiner Umgebung wahrnehmen kann, was es zu einem idealen Material für Sensoren macht.

Intelligente tragbare Textilien haben in den letzten Jahren durch Innovation, Miniaturisierung und drahtlose Revolution eine Renaissance erlebt.

Es wurden Anstrengungen unternommen, textilbasierte Sensoren in Kleidungsstücke zu integrieren. Die derzeitigen Herstellungsverfahren sind jedoch komplex, zeitaufwändig und teuer, und die verwendeten Materialien sind nicht biologisch abbaubar und verwenden instabile metallisch leitende Materialien.

Wie in ACS Nano veröffentlicht, hat das vom Team des National Graphene Institute entwickelte Verfahren das Potenzial, Tonnen von leitfähigem Garn auf Graphenbasis unter Verwendung vorhandener Textilmaschinen und ohne zusätzliche Produktionskosten herzustellen.

Sie produzieren das Garn nicht nur in großen Mengen, sondern sind auch waschbar, flexibel, kostengünstig und biologisch abbaubar.

Solche Sensoren könnten entweder in ein energieautarkes RFID oder ein energiesparendes Bluetooth integriert werden, um Daten drahtlos an mobile Geräte zu senden.

Ein Hindernis für die Weiterentwicklung tragbarer E-Textilien sind die sperrigen Komponenten, die für deren Antrieb erforderlich sind. Bisher war es auch schwierig, diese Komponenten zu integrieren, ohne die Eigenschaften oder den Komfort des Materials zu beeinträchtigen, was zu einem Aufschwung bei persönlichen Smart-Geräten wie Fitnessuhren geführt hat.

Die Hauptautorin Dr. Shaila Afroj, die das Projekt während ihrer Doktorarbeit durchführte, sagte: „Um ein neues aufregendes Material wie Graphen in eine sehr traditionelle und gut etablierte Textilindustrie einzuführen, ist die Skalierbarkeit der Herstellung die größte Herausforderung.“ Hier meistern wir diese Herausforderung, indem wir Graphenmaterialien und Textilien auf Graphenbasis in einem schnellen und ultraschnellen Produktionsprozess herstellen. Unsere berichtete Technologie zur Herstellung von tausend Kilogramm Garn auf Graphenbasis in einer Stunde ist ein bedeutender Durchbruch für die Textilindustrie.“

Dr. Nazmul Karim, der andere Hauptautor und Knowledge Exchange Fellow (Graphene) vom National Graphene Institute, sagte: „Hochleistungskleidung durchläuft derzeit einen Wandel, dank der jüngsten Innovationen im Textilbereich. Das Interesse der Textilbranche ist gewachsen.“ Nutzung der hervorragenden und multifunktionalen Eigenschaften von Graphen für intelligente und funktionelle Bekleidungsanwendungen.“

„Wir glauben, dass unser ultraschneller Produktionsprozess für Textilien auf Graphenbasis ein wichtiger Schritt zur Verwirklichung von Hochleistungskleidung der nächsten Generation wäre.“

Mehr Informationen: Minghan Hu et al. Gestaltung der Anordnung superparamagnetischer Nanopartikel, ACS Nano (2019). DOI: 10.1021/acsnano.8b07783

Zeitschrifteninformationen:ACS Nano

Zur Verfügung gestellt von der University of Manchester