纳米科学：基于石墨烯的可穿戴电子纺织品更接近商业生产！

据市场研究公司IDTechEX称，预计到2027年，电子纺织品服装市场将达到50亿美元。虽然石墨烯有望成为可穿戴电子纺织品中最重要的材料之一，但目前还没有很好的方法可以在工业规模上生产基于石墨烯的电子纺织品。

为解决这一问题，由曼彻斯特大学的Kostya S. Novoselov教授领导的一个研究小组开发了一种可扩展的工艺，以工业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发表的论文中所写，该方法可以使石墨烯电子纺织品以150米/分钟的商业生产速度生产。

“能够以极高的速度生产可扩展数量的石墨烯可穿戴电子纺织品是快速增长的可穿戴设备市场的重大突破，”曼彻斯特大学的第一作者Nazmul Karim告诉Phys.org。“我们简单而经济的生产多功能石墨烯纺织品的方式可以轻松扩展到许多现实生活中，如运动服，军用装备和医疗服装。”

在新方法中，该团队已经改变了之前使用石墨烯材料涂覆纺织品的过程。传统上，首先用氧化石墨烯涂覆纺织品，然后将氧化石墨烯还原成其还原的氧化石墨烯的功能形式。相反，研究人员首先在溶液中还原氧化石墨烯，然后用还原形式涂覆纺织品。

通过使涂层成为最后一步，可以使用称为填充的涂覆技术，这是目前在纺织工业中将功能性涂饰剂应用于纺织品的最常用方法。例如，防水和无皱的衣服通常通过填充制成。

商业垫干单元可在一分钟内处理约150米的织物- 实验室方法的巨大飞跃，用石墨烯涂覆纺织品，通常涉及多个耗时步骤。正如研究人员在他们的论文中所写，他们认为使用填充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，由实验室规模的垫干燥装置制造的电子纺织品具有优异的电气和机械特性。测试表明，还原的氧化石墨烯在各个棉纤维周围形成均匀的涂层，这导致良好的导电性，拉伸强度，透气性，柔韧性和织物的整体舒适性。在重复洗涤循环后，涂覆的织物似乎也保持导电性。

基于石墨烯的可穿戴电子纺织品具有多种潜在应用。研究人员证明，一种可能性是将传感器整合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获机械运动，例如弯曲/伸直，拉伸/松弛，以及扭曲/解捻。另一种可能性是在整个衣服中加入柔性加热元件，以及柔性超级电容器为它们提供动力。

“我们未来的研究计划是研究其他2D材料并将其益处用于可穿戴电子纺织品应用，”Karim说。“我们还希望与工业合作伙伴合作，将这些技术商业化。”