Материалы будущего: графен и текстиль

Эта одежда, которую выбирают все больше профессиональных спортсменов и любителей, состоит из универсальных, легких и прочных материалов с интересными тепловыми и проводящими свойствами. Некоторые спортсмены-олимпийцы в Токио-2020 носили графеновые ткани из-за их комфорта и легкости.

Графен является отличным проводником тепла, поэтому идеально подходит для обогрева зимней одежды. Графен сохраняет тепло в холодную погоду и отводит тепло в теплую среду. Графеновые волокна также водонепроницаемы, поэтому являются подходящей альтернативой неопреновым гидрокостюмам и купальным костюмам.

Текстильная промышленность также может использовать свойства графена для производства носимой электроники, которая может обнаруживать, анализировать и передавать информацию о теле и данных об окружающей среде, а также может иметь жизненно важные применения в медицине, спорте и других областях.

Вот несколько примеров текстиля с графеном, которые либо доступны на рынке, либо находятся в разработке.

Мировой бренд спортивной одежды Umbro интегрировал технологию Graphene-Wear™ от флагманского партнера Graphene Versarien в линейку Elite Pro-Training Kit своей весенне-летней коллекции 2023 года. Graphene-Wear™ обладает новыми свойствами, которые позволят владельцам ощутить улучшенную теплопроводность, улучшенное управление влажностью и улучшенную скорость высыхания без ущерба для воздухопроницаемости или паропроницаемости.

Недавно Graphene Wear™ был также сертифицирован независимой системой сертификации OEKO-TEX®. Получение эко-паспорта OEKO-TEX® означает, что Graphene Wear™ является экологически ответственным текстилем, соответствует соответствующим законодательным требованиям и стандартам текстильной промышленности и не наносит вреда здоровью человека.

Флагманский ассоциированный член графена Компания Grafren AB, базирующаяся в Швеции, тестирует свой метод нанесения графенового покрытия на различные текстильные материалы. В этом методе не используются связующие вещества или клей для внедрения проводящих компонентов внутрь ткани. Инновационный способ внедрения чешуек графена в глубину ткани позволяет создать мягкий, гибкий продукт, напоминающий кожу, с контролируемой электропроводностью. Получив два патента на приготовление графеновых чернил и покрытие ткани, компания разработала собственное уникальное оборудование для нанесения графенового покрытия и в настоящее время может обрабатывать ткани шириной до двух метров в рулонном режиме.

В разработке находятся три графеновых текстильных продукта: электронагреваемый текстиль (G-Heatex), готовый к коммерциализации, сверхлегкая камуфляжная одежда и ткани для мониторинга давления для цифрового здравоохранения.

Совсем недавно Графрен применил свой подход к натуральным текстильным волокнам, таким как флюс, джут и конопля, и получил положительные результаты. «Как только его эффективность будет доказана, это может изменить правила игры в коммерциализации «зеленых» композитов», — говорит генеральный директор Grafren Эрик Храновский.

Ткань из конопли с графеновым покрытием (фото: Grafren AB).

Исследователи из рабочего пакета гибкой электроники Graphene Flagship разрабатывают нити из проводящего полиэстера (полиэтилентерефталат, ПЭТ), обогащенные графеном. Финский институт VTT получает слоистые материалы на основе графена из Кембриджского университета (Великобритания) и смешивает их с ПЭТ. После этого материал прядут и ткут в ткань немецкой компании Trevira. В случае технико-экономического успеха этот материал, как ожидается, станет новым типом легкой проводящей нити.

Ткань, обогащенная графеном, работает как датчик давления и была нанесена на подошвы обуви. (Фото: Тревира)

Как обсуждалось в первой части серии «Материалы будущего», графен является отличной альтернативой металлам. Этот экологически безопасный, прочный, легкодоступный и обладающий высокой проводимостью материал способен произвести революцию в широком спектре применений, особенно в области носимых технологий. Электронные компоненты носимых устройств в настоящее время производятся с использованием чернил на металлической основе, которые могут быть дорогими (например, серебра и золота), экологически вредными и чувствительными к окислению. Замена этих металлов графеном решит эти проблемы и предоставит множество преимуществ, что сделает его идеальным выбором для будущего носимых технологий.