미래의 재료: 그래핀과 직물

점점 더 많은 프로 및 아마추어 스포츠맨이 선택하는 이 의류는 흥미로운 열 및 전도성 특성을 갖춘 다용도의 가볍고 강한 소재를 제공합니다. 2020 도쿄 올림픽에 참가한 일부 올림픽 선수들은 편안함과 가벼운 특성을 위해 그래핀 소재를 착용했습니다.

그래핀은 우수한 열 전도체이므로 온열 겨울 의류에 이상적입니다. 그래핀은 추운 날씨에는 열을 보존하고 따뜻한 환경에서는 열을 방출합니다. 그래핀 섬유는 방수 기능도 있으므로 네오프렌 잠수복과 수영복의 대안으로 적합합니다.

섬유 산업은 또한 그래핀의 특성을 활용하여 신체 및 주변 데이터에 대한 정보를 감지, 분석 및 전송할 수 있는 웨어러블 전자 제품을 생산할 수 있으며 의학, 스포츠 및 기타 분야에서 삶을 변화시키는 응용 프로그램을 가질 수 있습니다.

다음은 시장에 나와 있거나 개발 중인 그래핀이 포함된 직물의 몇 가지 예입니다.

글로벌 스포츠웨어 브랜드 Umbro는 Graphene 플래그십 파트너 Versarien의 Graphene-Wear™ 기술을 2023 봄/여름 컬렉션의 Elite Pro-Training Kit 제품군에 통합했습니다. Graphene-Wear™는 착용자가 공기 또는 수증기 투과성을 손상시키지 않으면서 향상된 열 투과율, 향상된 수분 관리 및 향상된 건조 속도를 경험할 수 있는 새로운 특성을 갖추고 있습니다.

최근 Graphene Wear™는 독립적인 인증 시스템인 OEKO-TEX®의 인증도 받았습니다. OEKO-TEX® Eco Passport를 획득한다는 것은 Graphene Wear™가 생태학적으로 책임 있는 섬유이고 관련 법적 요구 사항 및 섬유 산업 표준을 충족하며 인체 건강에 해를 끼치지 않는다는 것을 의미합니다.

Graphene Flagship Associated Member인 스웨덴에 본사를 둔 Grafren AB는 다양한 섬유 소재를 사용하여 그래핀 코팅 방법을 테스트하고 있습니다. 이 방법은 전도성 구성 요소를 직물 내부에 삽입하기 위해 바인더나 접착제를 사용하지 않습니다. 그래핀 플레이크를 직물의 깊이에 통합하는 혁신적인 방법은 전기 전도성이 제어된 부드럽고 유연한 피부 같은 제품을 만듭니다. 그래핀 잉크 제조 및 직물 코팅에 관한 두 개의 특허를 받은 이 회사는 그래핀 코팅을 위한 고유한 장비를 개발했으며 현재 롤투롤 모드에서 최대 2미터 폭의 직물을 처리할 수 있습니다.

이 회사는 상용화 준비가 완료된 전기 가열 가능 직물(G-Heatex), 초경량 위장복, 디지털 헬스케어용 압력 모니터링 직물 등 세 가지 그래핀 직물 제품을 파이프라인에 보유하고 있습니다.

최근 Grafren은 플럭스, 황마, 대마와 같은 천연 직물 섬유에 접근 방식을 적용하여 긍정적인 결과를 얻었습니다. Grafren CEO Erik Khranovskyy는 "효율성이 입증되면 '친환경' 복합재 상용화의 판도를 바꿀 수 있습니다."라고 말했습니다.

그래핀 코팅 대마 직물(제공: Grafren AB).

Graphene Flagship의 유연한 전자 작업 패키지 연구원들은 그래핀이 풍부한 전도성 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트, PET) 원사를 개발하고 있습니다. 핀란드 연구소 VTT는 영국 캠브리지 대학으로부터 그래핀 기반의 적층 재료를 공급받아 이를 PET와 합성합니다. 그 후, 독일 회사 Trevira가 이 소재를 방적하여 직물로 엮습니다. 기술경제적으로 성공한다면 이 소재는 새로운 형태의 경량 전도성 원사가 될 것으로 기대된다.

그래핀이 강화된 직물은 압력 센서로 작동하며 신발 밑창에 적용되었습니다. (제공: Trevira)

"미래의 재료" 시리즈의 첫 번째 부분에서 논의한 바와 같이, 그래핀은 금속을 대체할 수 있는 훌륭한 대안으로 돋보입니다. 환경 친화적이고 강하며 쉽게 이용 가능하며 전도성이 높은 이 소재는 특히 웨어러블 기술 분야에서 광범위한 응용 분야에 혁명을 일으킬 준비가 되어 있습니다. 웨어러블 기술의 전자 부품은 현재 값비싸고(예: 은 및 금) 환경 친화적이지 않으며 산화에 민감한 금속 기반 잉크를 사용하여 생산됩니다. 이러한 금속을 그래핀으로 대체하면 이러한 과제를 해결하고 수많은 이점을 제공할 수 있으므로 미래의 웨어러블 기술을 위한 이상적인 선택이 될 것입니다.