Метод створення графенової тканини адаптували для масового виробництва

Вчені розробили метод створення електропровідних тканин з відновленим оксидом графена, придатний для масового виробництва. Передбачається, що технологія дозволить виробляти близько 150 метрів тканини в хвилину, повідомляється в дослідженні, опублікованому в журналі.

Вчені вже багато років намагаються створювати пристрої і матеріали на основі графена. Але, як правило, вони виходять дорогими і слабо пристосованими до реального застосування через те, що для їх виробництва застосовуються складні багатоступеневі методи.

Дослідники під керівництвом нобелівського лауреата Костянтина Новоселова навчилися створювати електропровідні тканини з відновленим оксидом графена простим і масштабованим методом. Для початку за допомогою метода Хаммерса, який часто застосовується, створюється оксид графена. Потім він відновлюється під дією дітіоніту натрію до відновленого оксиду графену, який має аналогічну графену структуру, але відрізняться від нього наявністю дефектів і невстановлених ділянок.

Оскільки зазвичай відновлений оксид графену через свою гідрофобність у водних розчинах прагне до агрегації у великі частинки, вчені стабілізували його, приєднавши полістеренсульфонат. В результаті автори отримали колоїдний розчин плоских частинок відновленого оксиду графена з середньою товщиною 2,2 нанометра і шириною 4,86 мікрометрів.

Для нанесення таких частинок на тканину вчені використовували широко поширений у текстильній промисловості метод. Тканина пропускається через ємність з розчином матеріалу для нанесення, а потім висушується в спеціальній установці, причому весь процес відбувається на конвеєрі і безперервно для всієї довжини полотна.

Дослідники перевірили нанесення розчину частинок на бавовняну тканину. Вони просочували її протягом декількох секунд, а потім висушували при 100 градусах Цельсія протягом п'яти хвилин. Після цього вони досліджували тканину за допомогою скануючого електронного мікроскопа і з'ясували, що після нанесення частинки рівномірно осідають на волокна тканини. Також автори протестували зносостійкість такої тканини. Виявилося, що її електропровідність падає після миття або сильних згинань, але не до нуля, а поступово, у міру збільшення кількості таких процедур.

Дослідники запропонували використовувати провідність такої тканини для створення сенсорів, що носяться, і продемонстрували, як змінюється її опір при згинанні руки з закріпленим на ній фрагментом тканини. Вони вважають, що при використанні промислового обладнання один верстат зможе виробляти до 150 метрів такої тканини в хвилину.

Нещодавно дослідники створили нитки для «розумного одягу» на основі іншої аллотропної модифікації вуглецю - нанотрубок. Особливість таких ниток полягає в тому, що при розтягненні вони виробляють електричний струм. Дослідники продемонстрували світлодіод, який працює від розтягнення всього однієї нитки.