グラフェンには、繊維産業において多くの興味深い用途があります。例としては、電熱繊維、超軽量迷彩、デジタル健康モニタリング用のウェアラブルひずみセンサーや圧力センサーなどがあります。
布地の導電特性は、事前にアルカリ化した表面改質、その後の多分岐ポリアミドアミン デンドリマーによる層ごとの固定化、および還元処理による還元酸化グラフェン (rGO) ナノシートの形成によって改善されました。
導電率
グラフェンニット生地 導電性を付与できる繊維です。これは導電性衣類の製造に使用でき、ワークアウトのウォーミングアップにかかる時間を短縮したり、筋肉のパフォーマンスを向上させるのに役立つ可能性があります。さらに、この素材は快適さと通気性を兼ね備えたスポーツウェアの製造にも使用できます。体の熱を体の冷たい部分に誘導することで、怪我の予防にも役立ちます。
導電性ナノファイバーの溶融紡糸や繊維媒体へのグラフェンの電気化学的ドーピングなど、導電性繊維を調製するためのいくつかの方法が開発されている。ただし、これらの方法では高温と化学的条件が必要となり、繊維が変形したり分解したりする可能性があります。
この研究では、ポリエステル繊維を GO 分散液に浸漬し、酸化グラフェンの層でコーティングしました。その後、布地に鉄のゼロ価ナノ粒子をドープしました。得られた生地は導電性があり、遠赤外線、帯電防止、紫外線防止加工が施されています。
絶縁
グラフェンは優れた断熱特性を持っており、さまざまな用途に活用できます。導電性に加えて、帯電防止性と耐紫外線性も備えています。天然繊維と組み合わせて、スタイルと機能の両方を追加するシームレスなニット製品を作成できます。グラフェンで強化された繊維は、すでに衣料品やその他の製品の製造に使用されています。また、デジタルヘルスケア用の感圧性と通気性を備えた織物などの産業用繊維にも応用されています。
グラフェンを布地にグラフトするために、熱アニーリングや化学的還元などのいくつかの方法が提案されています。ただし、これらの方法は高温を必要とし、繊維素材が分解する可能性があります。より効果的な方法は、GO フレークを分散させてから、生地を溶液に浸すことです。これにより、GO は分解することなく繊維に結合することができます。
綿ベースの GWF の表面はキトサンと塩化ヘキサデシルピリジニウム (HDPC) で修飾されており、GO ナノシートの取り込みを強化します。結果は、HDPC 処理サンプルが GO の取り込みが最も高く、30 回の浸漬および乾燥サイクル後の電気抵抗率が 128 O*cm であることを示しました。
柔らかさ
グラフェンは繊維会社によって柔らかく快適な衣類を作成するために使用されています。この素材は体温を調節し、暖かい地域から寒い地域に熱を向けることさえできます。また、細菌や静電気による損傷から保護する機能もあります。いくつかのメーカーがこの技術を使用して、筋肉のパフォーマンスを向上させ、怪我を防ぐことができるスポーツウェアを製造しています。
簡単なディップコーティング法を用いて導電性セルロースグラフェン不織布を作製することに成功し、その電気的、電気熱的、電気機械的特性を評価した。その引張強さと伸びの割合は、GO を rGO に減らすと大幅に増加しました。これは以前の報告と一致します。
rGO でコーティングされた綿織物は、10 ～ 12 回の染色サイクル後でも水滴の吸収が低く、優れた洗濯堅牢度を示しました。これは、rGO コーティング法が電子テキスタイルの編物や織物などの幅広いテキスタイルに適用できることを示しています。このアプローチは費用対効果が高く、あらゆるセルロースベースの繊維に適用できます。
耐久性
グラフェンは軽量で丈夫な素材で、鋼鉄の 200 倍の強度があり、毒性がないため、導電性スマート テキスタイルの有望な成分となっています。その多用途性により、ますます多くのスポーツウェア ブランドがグラフェン サプライヤーと協力して自社製品に組み込んでいます。この新世代の生地は、その熱、伝導性、柔軟性の特性によりアスリートによって選ばれ、パフォーマンスと快適さを向上させます。
グラフェンを繊維に組み込むには、2 つの材料間の強力な結合を実現できる方法を見つけることが重要です。酸化グラフェン (GO) の分散液を調製し、それを使用してファイバーをディップ コーティングすることが、最も合理的で拡張性のある解決策であると思われます。あるいは、瞬間熱アニーリングも使用できますが、繊維産業では実現不可能な高温が必要です。
グラフェン フラッグシップのフレキシブル エレクトロニクス ワーク パッケージの研究者は、グラフェンを豊富に含む導電性ポリエステル (ポリエチレン テレフタレート、PET) 糸の開発に取り組んでいます。これらのグラフェン フレークは PET と配合され、得られた複合材料は、遠赤外線、帯電防止、耐紫外線特性を備えた優れた伸縮性と抗菌性の生地によって生地に織り込まれています。
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