Графеновая ткань: революция в текстильной промышленности

Что такое графеновая ткань. Как графен меняет текстильную индустрию. Каковы уникальные свойства графеновых тканей. Где могут применяться ткани с графеном. Каковы перспективы развития графеновых тканей.

Что такое графеновая ткань и ее уникальные свойства

Графеновая ткань — это инновационный текстильный материал, в состав которого входит графен — двумерная форма углерода толщиной всего в один атом. Благодаря включению графена обычная ткань приобретает ряд уникальных свойств:

• Сверхвысокая прочность — в 200 раз прочнее стали
• Отличная электро- и теплопроводность
• Гибкость и легкость
• Водонепроницаемость
• Антибактериальные свойства
• Способность накапливать и хранить энергию

Такое сочетание характеристик открывает огромные возможности для создания «умного» текстиля и одежды нового поколения. Графеновая ткань может стать основой для революционных изменений в текстильной промышленности.

Как производят графеновую ткань

Существует несколько способов получения графеновой ткани:

1. Нанесение графеновых чернил на обычную ткань методом струйной печати
2. Пропитка ткани раствором оксида графена с последующим восстановлением
3. Выращивание графена непосредственно на волокнах ткани методом химического осаждения из газовой фазы
4. Добавление графеновых хлопьев в состав синтетических волокон при их производстве

Ключевой задачей при производстве является равномерное распределение графена по всей поверхности ткани для придания ей однородных свойств. Активно разрабатываются технологии массового и недорогого производства графеновых тканей.

Применение графеновых тканей в одежде

Графеновые ткани открывают новые возможности для создания высокотехнологичной «умной» одежды:

• Одежда с подогревом, способная сохранять тепло даже в экстремальных условиях
• Спортивная одежда, отводящая влагу и регулирующая температуру тела
• Защитная одежда с антибактериальными свойствами для медицинских работников
• Военная форма, устойчивая к механическим повреждениям и экранирующая излучение
• Костюмы для космонавтов с улучшенной защитой от радиации

Такая одежда сможет контролировать физиологические параметры человека, собирать и передавать данные, заряжать носимую электронику. Это выведет функциональность одежды на принципиально новый уровень.

Применение графеновых тканей в технике

Помимо одежды, графеновые ткани находят применение в различных технических областях:

• Фильтры для очистки воды и воздуха
• Легкие и прочные композитные материалы для авиации и автомобилестроения
• Гибкие аккумуляторы и солнечные батареи
• Сенсорные экраны и гибкая электроника
• Материалы для 3D-печати

Графеновые ткани способны значительно улучшить характеристики существующих материалов и создать принципиально новые продукты с уникальными свойствами.

Экологичность графеновых тканей

Применение графена в текстиле имеет ряд экологических преимуществ:

• Повышение прочности и долговечности изделий, что снижает потребление ресурсов
• Замена синтетических материалов на натуральные с добавлением графена
• Снижение потребления воды и химикатов при производстве и эксплуатации
• Возможность повторного использования и переработки графеновых тканей

Графеновые ткани могут внести значительный вклад в решение экологических проблем текстильной промышленности и сделать ее более устойчивой.

Проблемы и ограничения графеновых тканей

Несмотря на огромный потенциал, на пути широкого внедрения графеновых тканей есть ряд препятствий:

• Высокая стоимость производства графена в промышленных масштабах
• Сложность равномерного нанесения графена на ткань
• Недостаточная изученность влияния графена на организм человека при длительном контакте
• Отсутствие стандартов качества и методов тестирования графеновых тканей
• Необходимость адаптации существующего оборудования для работы с новым материалом

Преодоление этих проблем требует значительных инвестиций в исследования и разработку новых технологий производства.

Перспективы развития графеновых тканей

Несмотря на существующие ограничения, перспективы графеновых тканей выглядят очень многообещающе:

• Прогнозируется быстрый рост рынка графеновых тканей в ближайшие годы
• Активно ведутся исследования по удешевлению производства графена
• Разрабатываются новые методы нанесения графена на ткани
• Создаются прототипы инновационных продуктов на основе графеновых тканей
• Формируются стандарты и нормативная база для графеновой продукции

Графеновые ткани имеют потенциал стать одним из ключевых материалов будущего, который изменит многие сферы нашей жизни — от одежды до электроники и строительства. Их развитие открывает новую эру в текстильной промышленности.

Графеновая пленка для одежды спасет от комаров – эксперт

Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на

https://crimea.ria.ru/20190830/1117232478.html

Графеновая пленка для одежды спасет от комаров – эксперт

Графеновая пленка для одежды спасет от комаров – эксперт — РИА Новости Крым, 30.08.2019

Графеновая пленка для одежды спасет от комаров – эксперт

Ученые из Брауновского университета (США) разработали новый репеллент, не содержащий вредных химических веществ. От укусов комаров защитит слой графена в… РИА Новости Крым, 30.08.2019

2019-08-30T20:47

2019-08-30T20:47

2019-08-30T16:14

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn1.img.crimea.ria.ru/img/111719/64/1117196466_0:161:1200:836_1920x0_80_0_0_4f1a1aa63ec1cedd05bd852367f693db.jpg

РИА Новости Крым

1

5

4.7

96

news. [email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости Крым

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://crimea.ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости Крым

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn1.img.crimea.ria.ru/img/111719/64/1117196466_0:0:1200:900_1920x0_80_0_0_e23e32383c4d1f289eb9f7f49871bffd.jpg

1920

1920

true

РИА Новости Крым

1

5

4.7

96

news.crimea@rian. ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости Крым

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

новости, общество

СИМФЕРОПОЛЬ, 30 авг — РИА Новости Крым. Ученые из Брауновского университета (США) разработали новый репеллент, не содержащий вредных химических веществ. От укусов комаров защитит слой графена в одежде, об этом пишет «Российская газета» со ссылкой на журнал PNAS.

Один из соавторов статьи, Роберт Херт, отмечает, что поскольку комары являются переносчиками опасных болезней, существует «большой интерес к стратегиям нехимической защиты».

Сообщается, что американские ученые нашли неожиданное применение ультратонкому графену, материалу, представляющему собой слой углеродного волокна толщиной в один атом. Гибкий и в то же время чрезвычайно прочный, графен становится основой множества изобретений. И вот появилось одно из необычных — графеновая пленка для одежды.

23 августа 2019, 13:18

Роспотребнадзор рассказал о комарах-переносчиках опасной лихорадки в Сочи

Авторы статьи отмечают, что идея использовать графен от укусов комаров появилась неслучайно. Занимаясь производством графенсодержащих тканей, предназначенных для защиты от токсичных химических веществ, разработчики решили проверить, может ли новый материал с тонким графеновым слоем защитить от комаров.

В эксперименте приняли участие несколько добровольцев. Они запускали руку в камеру, где находились около 100 желтолихорадочных комаров (Aedes aegypti), которых разводили в лабораторных условиях, а значит, они не были переносчиками инфекции.

Испытуемым дали ткань, которая закрывала кисть и предплечье. У одних участников эксперимента это была марля, у других — материал, содержащий оксид графена (GO), третьи не получили никакой защиты.

Согласно результатам эксперимента, не получили ни одного укуса те добровольцы, рука которых была защищена материалом, содержащим GO. У участников из остальных групп были многочисленные укусы голодных насекомых.

«Удивительно, но комары даже не сели на ткань, под которой была пленка из GO», — рассказывает соавтор работы Синтия Кастильо.

Первоначальный план состоял в том, чтобы создать физическую защиту на основе графена. Но, вероятно, он также стал химическим барьером.

24 июня 2019, 21:58

В поисках жертвы: ученый рассказал, как комары выбирают человека для укуса

И для того, чтобы подтвердить это предположение, ученые нанесли на наружную сторону графенового покрытия немного человеческого пота, привлекая тем самым насекомых.

Комары слетелись на этот участок, получив химические сигналы словно бы от голой кожи. Оказалось, графеновое покрытие мешало комарам улавливать сигналы, исходящие от человеческого тела.

Однако во влажных условиях значительно уменьшается защитный эффект графенового покрытия: когда материал с GO пропитывали водой, комарам удавалось проколоть хоботком ткань.

Есть и альтернативный материал — восстановленный оксид графена с пониженным содержанием кислорода. Он устойчив к воздействию влаги и обеспечивает надежную защиту. Однако восстановленный оксид графена имеет свой недостаток: он воздухонепроницаемый, что делает его непригодным для использования в одежде.

Как графен изменит модную индустрию и повседневную жизнь

Манчестер — не самое привлекательное место на мировой карте моды. Однако в начале года здесь произошло уникальное событие — хай-тек-дизайнеры из CuteCircuit представили первое в мире платье, разработанное с использованием графена. Этот сверхлегкий и одновременно сверхпрочный двумерный чудо-материал, если верить прогнозам ученых и инженеров, кардинальным образом изменит целый ряд привычных нам индустрий, и мир моды здесь отнюдь не исключение.

Платье из графена неслучайно презентовали в Манчестере — именно в этом городе, который в свое время благодаря текстильной промышленности дал толчок мировой индустриализации, в 2005 году российские ученые Константин Новоселов и Андрей Гейм смогли получить из графита — трехмерного материала, используемого, например, в карандашах, — двумерный кристалл толщиной всего в один атом. Графен — это такая плоская сетка, состоящая из образующих шестиугольники атомов, которая обладает совершенно уникальными свойствами: графен невероятно легок и гибок, может похвастаться высокой электропроводностью и высочайшей теплопроводностью среди всех известных материалов и, несмотря на толщину в один атом, в 200 раз прочнее стали. Благодаря этим революционным характеристикам сегодня графен стал объектом пристального внимания со стороны крупных игроков: Китая, США, Великобритании, а также больших корпораций. Манчестер же получил неформальный титул «город графена». Что же касается Гейма и Новоселова, то в 2010 году их исследования удостоились вполне заслуженной Нобелевской премии по физике.

Представленное в Манчестере коктейльное платье — результат кропотливой работы лондонских дизайнеров CuteCircuit, чьи инновационные продукты с использованием микроэлектроники и умных тканей были по достоинству оценены, например, Кэти Перри. Благодаря своей внушительной электропроводности графен в данном случае используется в качестве сенсора, который улавливает частоту дыхания человека, а также в качестве проводника энергии для встроенных в платье светодиодов, меняющих окраску в зависимости от того, как дышит обладательница этого платья. С одной стороны, этот эксперимент несет в себе чисто эстетическую ценность: в конце концов, подсветка в зависимости от частоты дыхания — не самая необходимая вещь даже в одежде для выхода в свет. С другой стороны, в CuteCircuit таким образом продемонстрировали потенциал использования графена и создали важный инфоповод, позволивший обратить внимание на то, куда в будущем может двинуться индустрия.

 

В чем же, собственно, заключается этот потенциал? Есть два ключевых момента: с одной стороны, более успешная, чем сегодня, интеграция в одежду новых носимых электронных устройств, которые станут органичной и незаметной частью гардероба; с другой стороны, использование графена в самих тканях и их кардинальный апгрейд. Как говорит директор центра фотоники и двухмерных материалов МФТИ Алексей Арсенин, «в настоящее время с использованием графена разрабатываются различные устройства, включая гибкие экраны, гибкие источники питания, камеры и сенсоры. Ожидается, что в будущем носимая электроника станет достаточно распространенной (в том числе и благодаря графену) и различные электронные устройства будут встроены в одежду: мобильные гаджеты, мониторы здоровья, гибкие экраны и многие другие». Так, в Центре графена в Кембриджском университете недавно был изобретен метод нанесения графена — если быть точным, так называемых графеновых чернил — на обычный хлопок, который таким образом становится электропроводным и хорошо подходит для использования в одежде носимых девайсов и сенсоров, которые будут замерять показатели здоровья (например, пульс) и окружающей среды. Во время тестов ученые создали специальный носимый сенсор, который показал, что экспериментальный материал может отслеживать до 500 циклов движений даже после десяти стирок в обычной стиральной машине, куда сегодняшнюю носимую электронику никто не засунет. Такие пробные эксперименты — уже большой шаг вперед в деле превращения простой одежды в умную.

Не менее важен и ряд других черт графена. По словам Алексея Арсенина, «добавление незначительного количества графена позволяет, не меняя эстетику ткани, придать материалу новые свойства: антистатичность или гидрофобность, когда ткань становится непромокаемой». В таком случае можно перестать фантазировать о режиме сушки, как на куртке Марти Макфлая из несбывшегося 2015 года. Теплопроводность графена тоже не осталась без внимания. Так, производители продуктов из графена Directa Plus совместно с маркой спортивной одежды Colmar запустила новую линию курток, в которых графен используется как фильтр между телом и окружающей средой для максимального сохранения и равномерного распределения тепла во время занятий спортом в холодную погоду.

Отдельного упоминания заслуживают антибактериальные свойства графена, о которых споры не утихают и вряд ли скоро утихнут. Так, например, Graphene Info в своей заметке о китайской компании Shanghai Kyorene New Material Technology подчеркивает, что их графеновые ткани защищают от бактерий и ультрафиолета. Вместе с тем в ученом сообществе пока нет консенсуса насчет того, насколько вообще графен и графеновые материалы вредны для человека. Проводившиеся к настоящему моменту тесты пока указывают скорее на безопасность сказочного двумерного материала, однако, по словам Арсенина, потребуется еще время, чтобы полностью удостовериться, является ли этот материал безопасным и может ли он вызывать у людей аллергию.

О графене вряд ли стоит говорить как об очередной подрывающей привычные индустрии технологии, как любят рассуждать о блокчейне и прочих участниках так называемого цикла хайпа. Потенциал этого материала слишком широк: графен, скорее всего, через несколько лет будет использоваться при производстве компьютерных чипов, батарей, фюзеляжей самолетов, контактных линз и чего только не. Для выхода же на массовый рынок одежды графену, скорее всего, потребуется не меньше декады. А пока что интереснее всего наблюдать за экспериментами: недавно, например, китайские ученые накормили графеном шелкопрядов и получили «графеновую» шелковую нить — прочную и хорошо проводящую электричество. Будущее и правда рядом, только смотреть надо не только и не столько на Илона Маска с его мегаломанией, сколько на тихую графеновую революцию, совершающуюся на наших глазах.

Статьи по теме

Подборка Buro 24/7

Нить из оксида графена – технология будущего – Craftster

Ученые создали нить из оксида графена, которая способна выдерживать очень большие нагрузки, накапливать и хранить энергию. Толщина графена всего один атом. А свойства этого материала настолько потрясающие, что интерес ученых к нему возрастает все больше.

Ранее мы уже рассказывали о ткани из углеродных нанотрубок, которая обладает повышенной прочностью и электропроводностью. Но, похоже, эти удивительные свойства превосходит графен — самый тонкий из всех существующих и возможных современных материалов. Чтобы сложить стопку из графена высотой в 1 мм, понадобится три миллиона листов! И это не самые удивительные его свойства.

Прочность графена в 10 раз превышает прочность стали. Лист графена, толщина которого не больше толщины обыкновенного пакета, способен выдержать вес слона. Это лучший из всех существующих проводников, но только в условиях комнатной температуры. Исследователи выделили несколько свойств, которые делают его уникальным. Молекулярная структура графена очень устойчива к различного рода повреждениям. А электроны, которые переносят электрический заряд, очень быстро перемещаются в нем. К тому же они ведут себя удивительным образом: как будто их масса вдвое или даже втрое меньше, чем в суперпроводниках или в стали. Именно эти поразительные качества графена помогли обратить на него внимание ученых.  

Эксперимент с графеновой нитью

Ученые из Австралии и Ирландии придумали, как сделать из оксида графена «умную одежду». Нить на его основе используется как компонент суперконденсаторов.

Суперконденсаторы это изобретение украинских ученых. Говоря простым языком, это эффективный накопитель электроэнергии. Суперконденсатор дает возможность разработать универсальный источник питания. К примеру, с его помощью на морозе можно с легкостью завести двигатель автомобиля. Вот почему графеновая нить имеет такое первостепенное значение для науки. Область ее применения в будущем значительно расширит границы.  

Гордон Уоллес, возглавляющий группу исследователей, говорит, что им удалось добиться такой рекордной емкости нити, которую еще ни одному материалу не удавалось достигнуть. Она обладает способностью накапливать электроны и хранить огромное количество энергии. В случае надобности одежда из нити графена сможет почти мгновенно отдавать энергию, а потом быстро заряжаться новой. Следует заметить, что опыты других ученых на углеродных нанотрубках и графене не давали таких потрясающих результатов.

Для того, чтобы получить графеновую пряжу, ученые под руководством Гордона Уоллеса использовали метод мокрого прядения. В результате у них получились довольно прочные нити неограниченной длины, модуль Юнга которых составил 29 ГПа. Что в несколько раз превышает прочность обычной стали.

В графеновой нити переплетаются волокна из оксида графена и восстановленного оксида графена. Получившаяся нить обладает высоким уровнем упругости и гибкости.

Не смотря на то, что сам графен довольно гибкий и его можно растянуть примерно на 20%, графеновая нить такими характеристиками не обладает. Растянуть ее дело довольно трудное, а может и вовсе невозможное.

Область применения

Графеновая нить может с успехом применяться для носимой электроники — в портативных накопителях энергии для часов, браслетов и др. Еще одна область применения графеновой нити это производство «умной ткани». Микроскопические электронные устройства интегрируются прямо в материал. Такой текстиль способен выдержать очень высокие нагрузки. Например, при регулярной стирке качества ткани совершенно не снижаются. Поэтому можно предположить, что и изнашиваемость одежды с применением графеновой нити будет минимальная. Кстати, графен наделен еще одним немаловажным свойством – фильтровать воду и задерживать разные жидкости и газы. А значит, умная графеновая ткань будет иметь уникальные характеристики.

Стоит отметить, что сегодня выпускаются подобные химические аккумуляторы, которые могут обеспечивать энергией носимую электронику или даже одежду. Но исследования показали, что переносимость стирки у них довольно низкая, а изнашиваемость наоборот высокая. Оксид графена по своим качествам ушел далеко вперед.

Кроме прочего, восстановленный оксид графена, способен уничтожать опасные бактерии. Во время проведенных серьезных исследований ученые открыли его свойства убивать кишечную палочку. Оксид графена просто разорвал мембрану клетки, уничтожив опасный микроб. Оксид графена может стать основой эффективных антисептических материалов.

У графена есть еще несколько значимых преимуществ. Одноступенчатый процесс производства оксида графена позволяет существенно снизить стоимость получаемых материалов. А его углеродная основа поможет решить такую важную для экологии проблему, как утилизация.

Дайте свою оценку данной статье

Поделитесь этой статьей со своими друзьями

Оставьте свой отзыв

Вы должны Войти, чтобы оставлять отзывы.

Графеновая ткань и текстиль США. Лучшая цена!

У нас есть графеновая ткань и окрашенный хлопковый материал для изготовления одежды с подогревом.

См. рисунки.

• Напряжение: 24 В/12 В опционально
• Размер: индивидуальный

Графен был первым в мире двумерным материалом. Прочнее стали, более проводящая, чем медь, гибкая и прозрачная, свойства графена захватили воображение многих с момента его выделения в 2004 году9.0003

Благодаря разнообразным свойствам графена он подходит для множества применений, таких как композиты и покрытия, фильтрация воды, сенсоры, электроника и биомедицина, а также для производства графеновой ткани.

Но может ли это быть решением в развитии носимых технологий? Не только сделать используемые материалы устойчивыми, но и улучшить их проводимость?

Носимые устройства в 24 веке ^й век

На протяжении десятилетий фильмы предсказывали, что может быть дальше в мире носимых технологий. Ховерборды, самозашнуровывающиеся ботинки, значки коммуникаторов, которые носят 24 ^-й -й век Звёздный Флот не достиг успеха.

Хотя мы, возможно, никогда не увидим графеновый ховерборд, у него есть потенциал для создания нового поколения пригодного для носки текстиля.

Многофункциональный носимый электронный текстиль привлекает большое внимание из-за его большого потенциала в области здравоохранения, спортивной одежды, фитнеса и аэрокосмических приложений.

Группа исследователей Манчестерского университета находится в авангарде текстильной революции.

Команда под руководством доктора Назмула Карима разработала композитные чернила на основе графена для струйной печати для носимого электронного текстиля.

Графеновая ткань это ренессанс текстиля

Графеновая ткань считается идеальным материалом для таких применений благодаря своей высокой проводимости и гибкости.

Умный носимый текстиль в последние годы пережил возрождение благодаря инновациям, миниатюризации и беспроводной революции.

Предпринимались попытки интегрировать сенсоры на текстильной основе в одежду, однако текущие производственные процессы сложны и требуют много времени, дороги, а используемые материалы не поддаются биологическому разложению и используют более высокую концентрацию дорогих металлических красок.

Как сообщается в S cientific Reports , ученые из Национального института графена и Школы материалов и химии обнаружили, что цифровое производство с помощью струйной печати — это путь вперед для носимых устройств, поскольку струйная печать предлагает массовую настройку и персонализацию, сокращение отходов материала, высокая точность печати и совместимость с различными носителями.

Использование новых захватывающих и многофункциональных материалов, таких как графен, в композитных чернилах для струйной печати, является устойчивым подходом к носимой электронике, поскольку снижает потребление дорогих металлических чернил и экономит энергию благодаря более низкой температуре обработки.

В связи с быстро стареющим населением мира спрос на носимую электронику высок как никогда. Стремление к персонализированному и профилактическому медицинскому обслуживанию молодых людей сделало такие устройства нормой нашей повседневной жизни. Многофункциональный носимый электронный текстиль считается ключевой областью роста многомиллиардного рынка носимой электроники благодаря своей гибкости и удобству.

Технология, в которой используется графеновая ткань/текстиль, позволяет производить персонализированную носимую одежду, которая может взаимодействовать с человеческим телом и непрерывно отслеживать, собирать и передавать различные физиологические параметры (такие как температура, влажность, частота сердечных сокращений и активность) мониторинг). Такое устройство потенциально могло бы стать решением проблемы перегруженной системы здравоохранения, вызванной старением общества, а также обеспечить здоровую и независимую жизнь для всех, независимо от времени и местоположения.

Создание устойчивых текстильных композитов

Недавно опубликованный в ACS Applied Materials and Interfaces , включение графена в натуральные волокна, такие как джут, улучшает прочность и характеристики натуральных волокон, а также создает более экологически чистую альтернативу синтетическим волокнам. материалы.

Натуральные материалы, такие как джут, считаются устойчивой альтернативой синтетическим материалам. Он на 100% биоразлагаем, пригоден для вторичной переработки и экологически безопасен. Однако они имеют плохие механические и межфазные свойства.

Прорыв может привести к производству высокоэффективных и экологически безопасных композитов из натуральных волокон, которые смогут заменить синтетические аналоги в основных производственных областях, таких как автомобильная промышленность, судостроение, прочные лопасти ветряных турбин и недорогое жилье.

Это делает его чрезвычайно привлекательным для различных отраслей промышленности, стремящихся создать более дешевую и более безвредную для окружающей среды альтернативу синтетическим композитам, благодаря их способности уменьшать углеродный след текстильной промышленности.

Доктор Назмул Карим, который руководит исследованиями в области носимой электроники и текстиля на основе графена и других 2D-материалов в Манчестерском университете, сказал: «Цифровое производство лежит в основе четвертой промышленной революции в области текстиля, получившей название Textile 4.0 . Наши полностью струйные композитные чернила на основе графена на текстиле обеспечивают точное, контролируемое и масштабируемое производство носимой электроники следующего поколения в сочетании с преимуществами сокращения отходов материалов и использования воды.

«Текстиль в настоящее время производится с огромными экологическими издержками из-за чрезмерного использования воды, токсичных химикатов и синтетических материалов. Спрос на передовые и многофункциональные материалы, такие как графен, и их производство экологически безопасным способом, таким как цифровое производство, больше, чем когда-либо, в текстильной промышленности».

Графен — новый текстильный материал

Графен — это слой атомов углерода толщиной в один атом, расположенных в гексагональной решетке . Благодаря своим физическим характеристикам графен обладает набором удивительных свойств, которые неоднократно приносили ему титул «чудо-материал».

Графен представляет собой слой атомов углерода толщиной в один атом, расположенных в гексагональной решетке . Благодаря своим физическим характеристикам графен обладает набором удивительных свойств, которые неоднократно приносили ему титул «чудо-материал».

Использование графена в текстиле для получения легкой, мягкой и проводящей ткани

Статья

---

Ассоциированный член Grafren AB разрабатывает умный текстиль, используя свой недавно запатентованный метод разделения высококачественных графеновых хлопьев.

Grafren AB — флагманский ассоциированный член Graphene, специализирующийся на производстве графеновых хлопьев и их применении в текстиле и других продуктах. Их первый патент был недавно выдан, поэтому мы воспользовались возможностью, чтобы сесть и поболтать с генеральным директором Grafren Эриком Крановским, чтобы узнать больше об их стратегиях и планах по превращению простого текстиля в умные электронные продукты.

Как вы начали это путешествие?

Grafren AB выделилась из флагманского ассоциированного члена Graphene Linköping University, Швеция, в 2018 году. Наш особый интерес всегда был связан с графеновыми хлопьями, поскольку они доступны по цене и имеют множество потенциальных применений.

Мы верим в важность качества графена. Это может иметь значение между успешной и неудачной демонстрацией материалов на основе графена. Правильная толщина графена важна для того, чтобы извлечь выгоду из его выдающихся свойств, но это всегда проблема с графеновыми чешуйками: метод производства может привести к смеси чешуек с различной толщиной и поперечными размерами.

В случае небольших объемов фильтрация или центрифугирование могут разделить хлопья на фракции, но эти методы нецелесообразны для больших объемов, так как требуют больших затрат энергии и времени. Я твердо верю, что обработка дисперсии чешуек графена после синтеза является одним из самых больших препятствий для коммерциализации графена, поскольку она оказывает большое влияние на его производственные затраты.

Ваш недавно запатентованный метод решит эту проблему?

Да, мы разработали инновационный метод обработки больших объемов графеновых дисперсий и разделения чешуек графена на разные фракции в зависимости от их толщины и поперечного размера.

Основное преимущество этой технологии заключается в том, что она позволяет отделить более тонкие чешуйки от чешуек толщиной более 10 атомных слоев, объемных включений и других загрязнений. Для нашей компании этот первый патент имеет решающее значение, поскольку метод позволил приготовить водные дисперсии однослойных и двухслойных чешуек оксида графена и графена. Толщина материала напрямую связана с твердостью чешуек и их способностью к изгибу.

Метод использует силу тяжести и основан на разнице между скоростью флотации и осаждения чешуек графена и оксида графена в жидкой дисперсии. Это экономически выгодно для крупномасштабного производства графена, поскольку требует меньше энергии и минимум труда.

Над чем ты работаешь?

Благодаря нашему методу разделения мы смогли получить высококачественные графеновые чешуйки и работать над нашим основным продуктом: электропроводящим текстилем. Мы разработали инновационный способ включения графеновых хлопьев в толщу ткани, обертывая каждое отдельное волокно и создавая проводящую «кожу» с контролируемой электропроводностью. В 2020 году мы подали патент на это изобретение, которое сейчас находится на рассмотрении. Это будет второй патент Графрена.

Мы расширяем ассортимент нашей продукции, ориентируясь на клиента, тестируя различные текстильные материалы и планируя масштабирование. Размер ткани, которую мы можем производить, составляет примерно 60 x 40 см ² в настоящее время, но мы стремимся достичь размера 120 x 60 см ² к апрелю 2021 года. Полное серийное производство ожидается к концу 2021 года.

Национальный патент Швеции на метод Grafren AB был выдан 16 февраля 2021 г. Они подали заявку РСТ в 2020 г. Grafren AB

Изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии, отдельного волокна с графеновым покрытием в электропроводящей ткани. Предоставлено: Grafren AB

Какие области применения подходят для этих тканей?

Мы можем сделать любой текстиль или волокнистый материал, даже стекловолокно, проводящим. Например, проводящие стеклянные волокна особенно интересны для интеллектуальных композитных материалов. Мы ведем переговоры с компаниями из разных секторов, включая здравоохранение, спорт, аэрокосмическую, оборонную, игровую и т. д. Мы заметили интерес со стороны клиентов, которые готовы сотрудничать с нами и платить за предпилотные проекты. Один из таких проектов привел к продукту для спортивного инвентаря, который мы планируем анонсировать в мае 2021 года.

Каковы ваши уникальные преимущества?

Наша токопроводящая ткань уникальна по своей природе: это по-прежнему ткань из волокон, но каждое волокно покрыто тончайшими чешуйками. В то же время она ощущается и ведет себя как любая другая ткань. Он мягкий, эластичный, воздухо- и влагопроницаемый. Поскольку наше токопроводящее покрытие содержит только воду и графен, оно более экологично, чем другие. Мы не используем связующие вещества. Внутри ткани нет клея или полимера для скрепления токопроводящих компонентов. Это связано с отличительными свойствами чешуек графена, которые обвивают волокна, образуя «кожу».

Ткань очень легкая: два грамма графена на квадратный метр полиэфирной ткани обеспечивают высокое сопротивление 500 Ом/м ² . Это преимущество по сравнению с другими материалами, которые требуют связующих веществ и поэтому являются твердыми, хрупкими и как минимум в 10 раз тяжелее.

Примеры электропроводящей ткани производства Grafren. Предоставлено: Grafren AB

Почему вы решили присоединиться к Graphene Flagship в 2020 году?

The Graphene Flagship объединяет ведущих мировых исследователей графена и слоистых материалов. Мечтая о большем и стремясь к высокому, мы верим, что сотрудничество — единственный путь к инновациям. Вот почему мы здесь, уже сотрудничая с несколькими партнерами консорциума Graphene Flagship.

Какие планы на будущее?

Мы работаем над созданием электропроводящих тканей на основе графена, но наш следующий шаг противоположный: изоляция. Почти каждое применение проводящих тканей требует частичной изоляции проводящей области. Поскольку проводимость реализуется на основе отдельного волокна, то же самое касается изоляции. По этой причине мы рассматриваем применение слоистого материала с высокой изоляционной способностью, такого как гексагональный нитрид бора, для волокон с графеновым покрытием. Следуя той же технологии покрытия для чешуек других слоистых материалов, что и для чешуек графена, мы могли затем реализовать многослойные покрытия на отдельных волокнах, сохраняя при этом структуру ткани, пористость и проницаемость. Такие покрытия будут создавать печатную плату (PCB), встроенную в кусок ткани.

Это позволит реализовать будущую концепцию, которую мы стремимся создать: цифровой текстильный интерфейс (DTI) для связи человека с машиной. Идея состоит в том, что интеграция невидимых электродов в обычную одежду позволит осуществлять постоянный мониторинг и стимуляцию человеческого тела с помощью соответствующих датчиков или приводов. Он будет передавать сигналы, такие как чрескожная электрическая стимуляция нервов для снятия боли, тепла или любого другого вида стимуляции, в организм человека. В то же время он будет следить за здоровьем или движением человека, с помощью электрокожных, электрокардиографических и других датчиков и передать эту информацию в блок хранения или обработки данных. До сих пор эта концепция была невозможна из-за ограничений проводящих электродов на текстильных изделиях, которые либо окрашены, либо ламинированы, что делает их плотными, не пропускающими воздух, прочными и жесткими. Наш подход можно использовать для DTI, но он требует дальнейшего развития технологии и демонстрации концепции.

Использование электропроводящей ткани на основе графена для цифрового текстильного интерфейса (DTI) является будущей целью Grafren AB. Изображение предоставлено: Grafren AB.

Биография автора

---

Летиция Диаманте

Научный писатель и координатор инициативы «Разнообразие графена».

Как графен работает в одежде? Глубокое погружение в этот переломный момент — носите графен

Знакомы ли вы с графеновой одеждой? Думаете о покупке или изучении этого? Нажмите здесь, чтобы узнать о роли и важности графена в швейной промышленности.

Вы, должно быть, сталкивались с удивительным материалом под названием графен. Но знакомы ли вы с его использованием в швейной промышленности?

Графен — это прочный и долговечный материал, состоящий из одного слоя атомов углерода. Эти атомы тесно связаны сильными химическими связями, что делает графен в 200 раз прочнее стали.

Однако графен — очень легкий материал с исключительными электрическими и механическими свойствами. Таким образом, он используется в качестве теплового и электрического проводника в обогреваемых рубашках.

Он также нетоксичен, антибактериальный, гипоаллергенный и нецитотоксичный. Благодаря своим разнообразным свойствам графен находит применение в самой разнообразной одежде.

Вот подробное руководство об использовании графена в текстильной промышленности и о том, как он работает в качестве теплопроводника в куртке с аккумуляторным обогревом.

Графен для смарт-одежды

Графен меняет правила игры в носимых технологиях. В результате многие спортивные компании и бренды одежды недавно начали работать с поставщиками графена для производства графеновых тканей.

Ткани из графена можно использовать для изготовления спортивной и зимней одежды, такой как графеновая куртка, куртка с подогревом от батарей, перчатки, брюки, базовые вещи, такие как рубашки и носки, а также различная другая зимняя одежда. Это связано с тем, что графен является отличным проводником тепла благодаря своим свойствам сохранять тепло ies .

Графеновое волокно в текстильной промышленности завоевало популярность, потому что его тепловые свойства произвели революцию в одежде. Графеновое волокно действует как фильтр между окружающей средой и вашей кожей.

Выделяет тепло в теплых условиях, но сохраняет тепло в холодную погоду, равномерно распределяя тепло тела. Таким образом, он идеально подходит для всех сезонов.

Таким образом ткани с усиленным графеном естественным образом усиливают регуляцию температуры тела. Эти ткани также очень удобны и легки.

Графеновые чернила 

Производители графена разработали графеновые чернила, которые прилипают к одежде. Одной из наиболее часто используемых тканей в текстильной промышленности является хлопок. Одежда из хлопка очень воздухопроницаема, легка и легкодоступна.

Благодаря этому были произведены графеновые чернила, которые лучше прилипают к хлопковым волокнам. Он прилипает так же, как цветные красители, но предотвращает износ.

Текстильная промышленность наносит графеновые чернила на хлопчатобумажную ткань. Затем его подвергают термической обработке для лучшей проводимости. Графеновые чернила работают как отличный проводник даже после нескольких стирок.

Такие материалы с электронной пропиткой работают как умная одежда.

Спортивная одежда из графеновой ткани позволяет игрокам следить за своим сердечным ритмом и оптимальными движениями. Это также помогает обнаружить мышечные проблемы у спортсменов.

Такую одежду называют носимыми датчиками.

Носимые датчики из хлопкового волокна, превращенные в электронный компонент, открывают двери для производства различной другой умной одежды для спортивной одежды, например, графеновых курток для лыж, брюк и других носимых вещей.

Свойства графенового волокна

Графеновые ткани и графеновое волокно используются в текстильной промышленности для производства одежды нового поколения. Вот различные свойства графенового волокна, которые меняют правила игры в текстильной промышленности.

• Высокое электрическое сопротивление и сопротивление проводимости
• Теплопроводник
• Водоотталкивающие свойства 
• Высокий модуль упругости
• Низкая плотность
• Твердость
• Механическая прочность

Эти свойства делают графен универсальным материалом в текстильной промышленности, поскольку он может применяться в различных электронных устройствах.

В результате многие поставщики графена разработали волокно, которое можно комбинировать с полимерами. Благодаря этому графеновые ткани обладают антибактериальными и антистатическими свойствами.

Такое передовое волокно с тепловыми свойствами делает идеальную ткань для изготовления широкого спектра одежды, поскольку эта ткань работает как отличная альтернатива металлическим датчикам.

Вот подробности о применении и использовании графена благодаря этим свойствам.

Тепловая и электрическая проводимость 

Графеновое волокно позволяет производить текстильную одежду, которая может обнаруживать опухоли, тромбы, мышечные проблемы и проблемы с кровообращением. Это связано с тепло- и электропроводностью графена.

При термографическом анализе графеновые ткани работают как электрический датчик температуры. Если промышленные предприятия будут производить умную одежду для спортсменов, они обнаружат любые мышечные проблемы, просто надев ткань, усиленную графеном.

Подобным образом такая одежда оказывается полезной для пренатального скрининга беременных матерей.

Водоотталкивающие свойства

Волокна графена водонепроницаемы. Благодаря этому они подходят для производства альтернатив неопреновой одежде и гидрокостюмам. Графен также очень легкий, что делает его идеальным для производства купальных костюмов.

Цитотоксичность по отношению к бактериям

Графен цитотоксичен для бактерий, поскольку материал на основе графена убивает бактерии, разрушая бактериальную мембрану.

Таким образом, антибактериальные свойства графена делают его пригодным для изготовления одежды для людей, защищающей их от бактериальных инфекций.

Например, одежда для беременных из графена идеально подходит для защиты матерей от потенциально опасных заболеваний, передающихся бактериями.

Графен образует покрытие на тканях, препятствующее размножению бактерий. Такая графеновая одежда защитит медицинских работников. Кроме того, это поможет защитить медперсонал и врачей от распространения вредных бактериальных инфекций.

Использование графена в одежде

Графен — универсальный материал, открывающий двери для производства различных видов умной одежды. Эти свойства, как было сказано выше, идеально подходят для изготовления следующей одежды.

Умная одежда

В текстиле графеновые волокна могут использоваться для придания одежде свойств химического восприятия для производства умной одежды с проводящими и полупроводниковыми свойствами.

Электротекстиль требует ткани для одежды с такими свойствами, как драпируемость, сдвиг, восстановление, растяжение, малый вес на единицу площади.

Графеновые волокна обладают всеми этими свойствами. Следовательно, он идеально подходит для производства электронного текстиля.

Электронные ткани — это усовершенствованные ткани, позволяющие выполнять вычисления. Они также позволяют вплетать в ткань цифровые компоненты и электронику.

Одежда для беременных и спортивная одежда

Поскольку графен обладает высоким модулем упругости и хорошей устойчивостью к деформации, он подходит для производства одежды для беременных и спортивной одежды. Поэтому текстильщики искали высокоэластичный материал для производства спортивной одежды и одежды для беременных.

Ткань, усиленная графеном, обеспечивает эластичность спортивной одежды. Кроме того, одежда очень удобная. Таким образом, они идеально подходят для спортсменов.

Сочетая эластичные свойства графена и электропроводность, текстильная промышленность может производить умную одежду для беременных, позволяющую контролировать плод, частоту сердечных сокращений плода, кровяное давление матери и температуру тела.

Такая умная одежда также позволяет посылать сигналы на мобильный телефон.

Кроме того, смарт-одежда облегчает спортсменам и беременным женщинам то, что им не нужно повторно ходить на диагностику.

Такие датчики растяжения используются для определения и контроля параметров тела, поскольку ткань находится в контакте с большим количеством кожи.

Это позволяет пользователям контролировать различные положения тела. Например, они могут контролировать частоту сердечных сокращений, дыхание и артериальное давление.

Пуленепробиваемые жилеты 

Помимо проводимости, графен приобрел популярность благодаря своей прочности. Как мы уже упоминали, он в 200 раз прочнее стали.

Но эта замечательная прочность — не единственное свойство, которое делает его подходящим для бронежилетов.

Еще одним впечатляющим качеством графена является то, что он рассеивает в десять раз больше кинетической энергии, чем сталь. Это указывает на то, что графен чрезвычайно прочен перед лицом прямого нападения. Кроме того, эта особенность делает графен чрезвычайно прочным.

Из-за чрезвычайной твердости текстиль может использоваться для изготовления пуленепробиваемых жилетов и бронежилетов. Кроме того, благодаря своей легкости графен может формоваться, что делает его очень подходящим для производства бронежилетов, велосипедных шлемов и другого защитного снаряжения.

Куртка с подогревом от батарей

Куртки с подогревом от батарей также используют графен для поддержания температуры тела и теплопроводности. Когда вы носите куртку из графена в течение длительного времени, она поглощает тепло вашего тела, чтобы сохранять тепло в течение более длительного периода времени.

Он также равномерно распределяет это тепло, поэтому у вас не будет холодных пятен. Графеновая оболочка также защищает от бактерий, отталкивает влагу и поглощает тепло.

Эти свойства делают его впечатляющим предметом для носки, поскольку он постоянно поглощает тепло тела и согревает.

Если вас беспокоит чрезмерное потоотделение из-за постоянной жары, куртка из графена удивит вас, так как она отлично влагоотталкивает.

Графеновая оболочка | Gamma 

Куртка с подогревом на батарейках или графеновая куртка — неотъемлемая часть вашего зимнего снаряжения, поскольку она обеспечивает превосходную теплоизоляцию. Эта первоклассная изоляция делает графеновую куртку Gamma обязательной для покупки.

Улучшенная графеновая ткань Gamma распределяет тепло по всему телу. Равномерное распределение тепла сохраняет тепло зимой. Кроме того, поскольку графен является воздухопроницаемым сверхпроводником, он не только сохраняет тепло в холодные дни, но и помогает сохранять прохладу в жаркие дни.

Благодаря твердости графена графеновая оболочка Gamma также устойчива к истиранию и царапинам. Таким образом, он может противостоять всем формам повреждений, поскольку он устойчив к царапинам, разрывам, проколам и истиранию. Эти прочные качества делают его идеальным для кемпинга и поездок.

Кроме того, графен гипоаллергенен. Если у вас чувствительная кожа или у вас аллергия на определенные материалы, куртка из графена — это то, что вам нужно. Графен гипоаллергенен, не раздражает кожу.

Материал мягкий, поэтому его удобно носить. В целом, эта куртка, на 100% состоящая из графена, сверхлегкая и тонкая. Он также имеет умный настраиваемый встроенный обогрев, что делает его футуристичным.

Система с 10 отделениями делает его многофункциональным и предоставляет больше места для хранения ключей, внешнего аккумулятора, кабелей или телефона. Он также имеет антимикробный и антизапаховый слой на основе графена.

Все эти впечатляющие качества делают графеновую куртку Gamma идеальным дополнением к вашему гардеробу.

Преимущества одежды из графена

Уникальные свойства графена, такие как высокая устойчивость к бактериям и влаге, делают его футуристической тканью. Некоторые другие качества, такие как гибкость и сопротивление, также делают эту ткань подходящей. Вот некоторые преимущества графеновой одежды.

Способствует здоровью

Одежда из графена способствует укреплению здоровья, так как защищает от бактерий. Кроме того, процесс покрытия таких волокон, как хлопок, графеном создает дышащие ткани.

Из таких тканей можно шить одежду для детей и младенцев.

Ходят на игровые площадки и трогают разные поверхности; следовательно, они подвержены риску заражения бактериальными инфекциями. Нося одежду из графеновых волокон, они с меньшей вероятностью заразятся бактериальными инфекциями.

Кроме того, помощники по дому и больничный персонал могут извлечь большую пользу из антибактериальных свойств графеновой одежды.

Теплые и сухие внутренние ткани для зимы

Внутренние теплые волокна из графена представляют собой многофункциональные волокна, изготовленные из графена из биомассы. Это революционное волокно подходит для изготовления нижнего белья, носков и детской одежды.

Поскольку графеновое волокно теплое и сухое, оно идеально подходит для зимы, так как согревает ваше тело и сохраняет его сухим.

При смешивании с хлопком или льном волокна графена также могут быть использованы для производства различной другой зимней одежды, которая поможет вам оставаться сухим и теплым в течение зимы и сезона дождей.

Durable High-Value Fabrics

Заготовки из полиэстера смешивают и скручивают с графеном из биомассы для производства графенового внутреннего флиса. Этот метод помогает создать новое текстильное волокно с высокими эксплуатационными характеристиками и ценностью.

Внутренний теплый флис из графена дышащий, теплый, антибактериальный, антистатический и многофункциональный. Таким образом, этот материал используется не только в стеганых одеялах, но и в куртках.

Этот прочный высококачественный материал усиливает тепло тела. В результате вы почувствуете себя теплее менее чем за минуту. Кроме того, ткань такая же тонкая, как и обычная флисовая одежда, но обеспечивает повышенное тепло.

Кроме того, ткань пропитана графеном. Таким образом, он чрезвычайно прочен, поскольку графен в 200 раз прочнее стали. Более того, одежда из графена сохраняет эту прочность даже после нескольких стирок.

Если вы не любитель ходить по магазинам, покупка пары курток из графена избавит вас от многочисленных походов по магазинам.

Функциональные ткани

Поскольку графен является электрическим и тепловым проводником, он может быть полезен в здравоохранении. Например, когда пациенты носят функциональные ткани, им не нужно несколько раз посещать врача для контроля артериального давления и частоты сердечных сокращений.

Все, что им нужно сделать, это потратиться на хорошую куртку из графена или умную одежду из графена, чтобы следить за своим здоровьем дома.

Заключение

Графен помогает превратить обычные волокна одежды в высокофункциональные электронные и тепловые компоненты, которые применяются в различных областях. В современном мире графен уже произвел революцию в производстве спортивной одежды и одежды для беременных.

Благодаря исследованиям в области нанотехнологий графен станет будущим текстильной промышленности, предоставляя более разумные способы производства более легкой и эластичной одежды.