Si prevede che il mercato dell'abbigliamento in e-textile raggiungerà i 5 miliardi di dollari entro il 2027, secondo la società di ricerche di mercato IDTechEX. E mentre si prevede che il grafene sia uno dei materiali più importanti negli e-textile indossabili, attualmente non esiste un buon modo per produrre e-textile a base di grafene su scala industriale.

Per affrontare questo problema, un team di ricercatori guidati dal professor Kostya S. Novoselov dell'Università di Manchester ha sviluppato un processo scalabile per produrre e-textiles indossabili a base di grafene su scala industriale. Come scrivono nel loro articolo pubblicato in un recente numero di ACS Nano , il metodo potrebbe consentire la produzione di e-textile in grafene a velocità di produzione commerciale di 150 metri al minuto.

"Essere in grado di produrre e-textiles indossabili a base di grafene in quantità scalabili a velocità molto elevata è un passo avanti significativo per il mercato in rapida crescita dei wearables, " ha detto il primo autore Nazmul Karim dell'Università di Manchester Phys.org . "Il nostro modo semplice ed economico di produrre tessuti multifunzionali in grafene potrebbe essere facilmente ampliato per molte applicazioni della vita reale, come abbigliamento sportivo, equipaggiamento militare, e abbigliamento medico".

Nel nuovo metodo, il team ha invertito il precedente processo di rivestimento dei tessuti con materiali a base di grafene. Tradizionalmente, i tessuti vengono prima rivestiti con ossido di grafene, e quindi l'ossido di grafene viene ridotto alla sua forma funzionale di ossido di grafene ridotto. Anziché, qui i ricercatori hanno prima ridotto l'ossido di grafene in soluzione, e poi spalmato i tessuti con la forma ridotta.

Rendendo il rivestimento il passaggio finale, diventa possibile utilizzare una tecnica di rivestimento chiamata imbottitura, che è attualmente il metodo più comunemente usato per applicare finiture funzionali ai tessuti nell'industria tessile. Per esempio, gli indumenti idrorepellenti e senza rughe sono spesso realizzati con imbottiture.

Un'unità di asciugatura a tampone commerciale può elaborare circa 150 metri di tessuto in un solo minuto, un enorme passo avanti rispetto ai metodi di laboratorio per rivestire i tessuti con grafene che spesso comportano più passaggi che richiedono tempo. Come scrivono i ricercatori nel loro articolo, credono che l'utilizzo di imbottiture per produrre e-textiles a base di grafene sarà un passo importante nel passaggio da e-textiles basati su ricerca e sviluppo alle applicazioni del mondo reale.

Nel loro studio, i ricercatori hanno dimostrato che i tessuti elettronici realizzati da un'unità di asciugatura a tampone su scala di laboratorio hanno mostrato eccellenti caratteristiche elettriche e meccaniche. I test hanno dimostrato che l'ossido di grafene ridotto forma un rivestimento uniforme attorno alle singole fibre di cotone, che si traduce in una buona conducibilità elettrica, resistenza alla trazione, traspirabilità, flessibilità, e il comfort generale del tessuto. Il tessuto rivestito sembra anche rimanere elettricamente conduttivo dopo ripetuti cicli di lavaggio.

Gli e-textile indossabili a base di grafene hanno una varietà di potenziali applicazioni. Una possibilità, che i ricercatori hanno dimostrato, è che i sensori possono essere incorporati nel tessuto per monitorare l'attività fisica. Un sensore montato sul polso, Per esempio, è in grado di catturare movimenti meccanici come flessione/inflessione, stretching/rilassamento, e attorcigliamento/svolgimento. Un'altra possibilità è quella di incorporare elementi riscaldanti flessibili in tutto un capo di abbigliamento, insieme a supercondensatori flessibili per alimentarli.

"Il nostro piano di ricerca futuro è esaminare altri materiali 2D e utilizzare i loro vantaggi per applicazioni di e-textile indossabili, " ha detto Karim. "Stiamo anche cercando di commercializzare queste tecnologie in collaborazione con partner industriali".

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