그 새 실?! — MXene을 사용하면 착용 가능하고 세탁 가능한 섬유 장치가 가능합니다.

Drexel 연구진은 기능성 직물로 편직하는 데 필요한 전도성과 내구성을 부여하기 위해 MXene이라는 전도성 2차원 소재의 플레이크로 셀룰로오스 원사를 코팅하는 방법을 개발했습니다.

우리에게 익숙한 원단의 특성을 유지하면서 우리가 원하는 모든 기능을 수행하는 기능성 원단을 생산하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.

Drexel 대학의 두 연구원 그룹(하나는 산업용 기능성 직물 생산 기술의 개발을 주도하고 있고 다른 하나는 오늘날 사용되는 가장 강력하고 전기 전도성이 높은 슈퍼 소재 중 하나를 연구하고 적용하는 선구자)이 믿고 있습니다. 해결책을 가지고 있습니다.

그들은 직물의 기본 요소인 실을 개선했습니다. 직물에 특성, 핏, 느낌을 부여하는 섬유에 기술적 역량을 추가함으로써 팀은 착용성을 제한하지 않고 직물에 새로운 기능성을 부여할 수 있음을 보여주었습니다.

최근 Advanced Functional Materials 저널에 발표된 논문에서 연구진은유리 고고치 박사, 저명한 대학교이자 드렉셀 공과대학의 바흐 교수이며,제네비브 디온Westphal College of Media Arts & Design의 교수이자 Drexel의 기능성 직물 센터 소장인 Drexel은 표준 셀룰로오스 기반 원사를 MXene이라는 전도성 2차원 물질 유형으로 코팅하여 전도성과 내구성이 뛰어난 원사를 만들 수 있음을 보여주었습니다.

“현재의 웨어러블은 부피가 크고 불편하며 최종 제품에 디자인 제한을 가할 수 있는 기존 배터리를 사용합니다.”라고 그들은 썼습니다. "따라서 전체 직물로 가공 및 편직할 수 있는 유연하고 전기화학적 및 전기기계적으로 활성인 원사의 개발은 직물 기반 장치의 확장 가능한 생산에 대한 새롭고 실용적인 통찰력을 제공합니다."

팀은 전도성 원사가 섬유에 더 많은 전도성 물질을 포장하고 표준 산업용 편직기로 편직되어 최고 수준의 전기 성능 기능을 갖춘 직물을 생산할 수 있다고 보고했습니다. 이러한 능력과 내구성의 조합은 오늘날 기능성 직물 분야의 다른 제품과 차별화됩니다.

직물을 웨어러블 기술로 ​​바꾸려는 대부분의 시도는 직물의 질감과 물리적 동작을 변경하는 견고한 금속 섬유를 사용합니다. 은 나노 입자와 그래핀 및 기타 탄소 재료를 사용하여 전도성 직물을 만들려는 다른 시도는 환경 문제를 야기하고 성능 요구 사항이 부족합니다. 그리고 직물 기질에 충분한 재료를 성공적으로 적용하여 전도성을 높일 수 있는 코팅 방법은 원사와 직물을 너무 부서지기 쉽게 만들어 정상적인 마모를 견딜 수 없게 만드는 경향이 있습니다.

“우리 분야의 가장 큰 과제 중 일부는 섬유 제조 공정에 통합되고 세탁을 견딜 수 있을 만큼 견고한 혁신적인 기능성 원사를 대규모로 개발하는 것입니다.”라고 Dion은 말했습니다. “우리는 실험 단계에서 새로운 전도성 원사의 제조 가능성을 입증하는 것이 중요하다고 믿습니다. 높은 전기 전도도와 전기화학적 성능이 중요하지만, 직물 통합에 적합한 기계적 특성을 지닌 간단하고 확장 가능한 공정으로 생산할 수 있는 전도성 원사도 중요합니다. 일상복처럼 착용할 수 있는 차세대 기기의 성공적인 개발을 위해서는 모든 것이 고려되어야 합니다.”

Dion은 패션 및 산업 디자인에 대한 배경 지식을 활용하여 새로운 기술 역량을 갖춘 직물을 만드는 새로운 공정을 개발함으로써 웨어러블 기술 분야의 선구자입니다. 그녀의 업적은 미국을 해당 분야의 리더로 만들기 위한 미국 첨단 기능성 직물(Advanced Functional Fabrics of America) 노력에서 Drexel과 Dion을 포함한 국방부로부터 인정을 받았습니다.

그녀는 2차원 전도성 소재 분야의 선도적인 연구자인 고고치(Gogotsi)와 팀을 이루어 뜨개질, 착용, 세탁에도 견딜 수 있는 전도성 원사를 만드는 데 도전했습니다.