웨어러블 직물을 위한 최초의 확장 가능한 그래핀 원사 생산

2019년 3월 4일

맨체스터 대학교

맨체스터 대학의 Nazmul Karim 박사와 Kostya Novoselov 교수가 이끄는 연구팀은 확장 가능한 그래핀 기반 원사를 생산하는 방법을 개발했습니다.

다기능 웨어러블 전자섬유는 의료, 스포츠웨어, 피트니스 및 항공우주 응용 분야에 대한 큰 잠재력으로 인해 많은 관심의 초점이 되어 왔습니다.

그래핀은 높은 전도성과 유연성으로 인해 이러한 유형의 응용 분야에 잠재적으로 좋은 재료로 간주되었습니다. 그래핀의 모든 원자는 환경에 노출되어 주변의 변화를 감지할 수 있어 센서에 이상적인 소재입니다.

스마트 웨어러블 섬유는 최근 혁신, 소형화, 무선 혁명을 통해 르네상스를 경험했습니다.

섬유 기반 센서를 의류에 통합하려는 노력이 있었지만 현재의 제조 공정은 복잡하고 시간이 많이 걸리며 비용이 많이 들고 사용되는 재료는 생분해되지 않으며 불안정한 금속 전도성 재료를 사용합니다.

ACS Nano에 발표된 바와 같이, 국립 그래핀 연구소(National Graphene Institute)에 기반을 둔 팀이 개발한 프로세스는 기존 섬유 기계를 사용하고 생산 비용을 추가하지 않고도 전도성 그래핀 기반 실을 대량 생산할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

원사를 대량으로 생산할 뿐만 아니라 세탁이 가능하고 유연하며 저렴하고 생분해성이 있습니다.

이러한 센서는 자체 전원 RFID 또는 저전력 Bluetooth에 통합되어 모바일 장치에 무선으로 데이터를 보낼 수 있습니다.

웨어러블 e-텍스타일의 발전을 가로막는 한 가지 장애물은 이를 구동하는 데 필요한 부피가 큰 구성 요소였습니다. 이전에는 소재의 특성이나 편안함을 손상시키지 않고 이러한 구성 요소를 통합하는 것도 어려웠으며, 이로 인해 피트니스 시계와 같은 개인용 스마트 기기가 등장했습니다.

박사 과정 동안 이 프로젝트를 수행한 주저자 Shaila Afroj 박사는 "매우 전통적이고 확립된 섬유 산업에 그래핀과 같은 새로운 흥미로운 소재를 도입하기 위한 가장 큰 과제는 제조의 확장성입니다. "여기서 우리는 신속하고 초고속 생산 공정을 사용하여 그래핀 소재와 그래핀 기반 직물을 생산함으로써 이러한 과제를 극복했습니다. 한 시간에 수천 킬로그램의 그래핀 기반 원사를 생산하는 우리가 보고한 기술은 직물 산업에 있어서 중요한 돌파구입니다."

다른 주요 저자이자 국립 그래핀 연구소(National Graphene Institute)의 지식 교환 연구원(그래핀)인 Nazmul Karim 박사는 "최근 섬유 분야의 혁신 덕분에 고성능 의류는 현재 변화를 겪고 있습니다. 섬유 커뮤니티의 관심이 높아지고 있습니다. 스마트하고 기능성 의류 응용 분야에 그래핀의 우수하고 다기능적인 특성을 활용합니다."

"우리는 그래핀 기반 직물에 대한 초고속 생산 공정이 차세대 고성능 의류를 실현하는 데 중요한 단계가 될 것이라고 믿습니다."

추가 정보: Minghan Huet al. 초상자성 나노입자의 조립 성형, ACS Nano(2019). DOI: 10.1021/acsnano.8b07783

저널 정보:ACS나노

맨체스터대학교 제공