曼彻斯特大学KostyaS. Novoselov教授领导的一个研究小组开发了一个可扩展的工艺，以工业化大规模生产基于石墨烯的可穿戴电子纺织品，该方法可以使石墨烯电纺织品以每分钟150米的商业生产速率生产。能够高速生产石墨烯基可穿戴电子纺织品是可快速增长的可穿戴设备市场的重大突破。
根据国际市场研究公司IDTechEX发布的数据，预计到2027年，电子纺织服装的市场将达到50亿美元。虽然石墨烯有望成为可穿戴电子纺织品中最为突出的材料之一，但目前工业规模化生产石墨烯基电子纺织品并没有很好的方法。
为了解决这个问题，曼彻斯特大学的KostyaS. Novoselov教授领导的一个研究小组开发了一个可扩展的工艺，以工业化大规模生产基于石墨烯的可穿戴电子纺织品。正如他们在最近一期ACS Nano上发表的文章中所写的那样，该方法可以使石墨烯电纺织品以每分钟150米的商业生产速率生产。
论文的第一作者来自曼彻斯特大学的Nazmul Karim告诉Phys.org：“能够高速生产石墨烯基可穿戴电子纺织品是可快速增长的可穿戴设备市场的重大突破。“我们研发的生产多功能石墨烯纺织品的简单而经济高效的方法可以很容易地扩展到许多现实的应用领域，如运动装，军用装备和医疗服装。
在开发新方法中，该团队完全扭转了之前普遍采用的石墨烯基材料涂布纺织品的过程。按照传统方法，首先用石墨烯氧化物涂布纺织品，然后将墨烯氧化物还原成其还原氧化石墨烯的功能形式。新方法则正好相反，研究人员首先在溶液中还原了氧化石墨烯，然后用还原形式涂布了纺织品。
通过使涂层成为最后一步，就有可能使用被称为填料的涂层技术，这是目前纺织行业中纺织品功能性表面处理最常用的方法。例如，防水和无褶皱的衣服通常通过填充来制造。一个商业化的干燥装置可以在一分钟内处理大约150米的织物，这实际上是一个巨大的飞跃，实验室的方法是用石墨烯涂布纺织品，这往往涉及多个耗时的步骤。正如研究人员在他们的论文中所写的，他们认为使用填充技术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转向实际应用的重要一步。
在他们的研究中，研究人员证明，由实验室规模的干燥装置制成的电子纺织品表现出优异的电学和机械特性。测试表明，还原的氧化石墨烯在单独的棉纤维周围形成均匀的涂层，这使得织物拥有良好的导电性、拉伸强度、透气性、柔韧性和整体舒适性。涂布的织物在重复洗涤循环之后也可以保持导电性。
石墨烯基可穿戴电子纺织品具有多种潜在的应用。研究人员证明，一种可能性是传感器可以被纳入到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捉机械运动，例如弯曲/伸直，拉伸/松弛以及扭转/解捻。另一种可能性是在整个服装中加入柔性加热元件，可以用柔性的超级电容器来提供动力。
Karim说：“我们未来的研究计划是研究其他二维材料，并将其益处用于可穿戴电子纺织品应用。“我们也希望与行业合作伙伴合作，将这些技术商业化。”
文章信息：
Scalable Production of Graphene-Based Wearable E-Textiles
ACS Nano, Article ASAP
DOI: 10.1021/acsnano.7b05921
新闻来源：石墨烯资讯
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