(Exeter 的科學(xué)家們?nèi)〉昧送黄菩缘倪M(jìn)展,創(chuàng)造出世界首個(gè)真正的電子織物。圖片來(lái)源:Image courtesy of University of Exeter)
研究人員們已經(jīng)成功地將單層石墨烯轉(zhuǎn)移到了紡織行業(yè)中常見(jiàn)的纖維上,這種透明的頭型材料有望在未來(lái)某天被運(yùn)用到嵌入式可穿戴電子產(chǎn)品上。
這個(gè)突破性的研究成功制造出世界上第一個(gè)真正的電子織物,使用的是神奇材料——石墨烯。
一個(gè)包含來(lái)自英國(guó)埃克塞特大學(xué)的教授MonicaCraciun在內(nèi)的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì),成功開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的技術(shù),將透明、柔性的石墨烯電極嵌入通常用于紡織品行業(yè)的織物之中。
這一發(fā)現(xiàn)可以革命性地改變可穿戴電子設(shè)備的生產(chǎn),如含電腦、手機(jī)和MP3播放器的衣服,這些衣服重量輕,堅(jiān)固耐用,并且易于運(yùn)輸。
這項(xiàng)國(guó)際合作研究,有包括來(lái)自埃克塞特大學(xué)的石墨烯中心,里斯本的系統(tǒng)工程和計(jì)算機(jī)及微系統(tǒng)和納米技術(shù)(INESC-MN)研究所,和葡萄牙的里斯本和阿維羅大學(xué),以及比利時(shí)紡織研究中心(CenTexBel)的專(zhuān)家們,該文章發(fā)表在領(lǐng)先的科學(xué)雜志《Scientific Reports》上。
這項(xiàng)工作的共同作者,Craciun教授說(shuō):“這是未來(lái)可穿戴式電子設(shè)備的關(guān)鍵點(diǎn)。其潛力已經(jīng)存在了很多年,透明且柔性的電極已經(jīng)廣泛應(yīng)用于塑料和玻璃。例如,但這是紡織電極被真正嵌入在紗線(xiàn)的首個(gè)例子。其使用的可能性是無(wú)限的,包括紡織GPS系統(tǒng),生物醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè),便攜的通訊工具。唯一的限制真的是我們自己的想象力。”
石墨烯是能夠?qū)щ姷淖畋〉奈镔|(zhì),只有一個(gè)原子厚。它非常柔性,并且是已知最強(qiáng)的材料之一。科學(xué)家和工程師一直在開(kāi)展研究,以適應(yīng)近年來(lái)在可穿戴式電子設(shè)備中對(duì)石墨烯使用的需求。
這個(gè)新的研究已經(jīng)表面“單層石墨烯”具有很大的吸引力,可以作為可穿戴電子設(shè)備的透明電極,因?yàn)樗哂袃?yōu)異的電學(xué),機(jī)械和光學(xué)性能。這項(xiàng)研究中石墨烯是由化學(xué)氣相沉積(CVD)法制備,即在銅箔上生長(zhǎng),利用的是Moorfield最近開(kāi)發(fā)出一種最先進(jìn)的nanoCVD系統(tǒng)。
這個(gè)合作團(tuán)隊(duì)建立了一種技術(shù),可以把石墨烯從銅箔轉(zhuǎn)移到聚丙烯纖維上,后者是一種已經(jīng)在紡織工業(yè)中普遍應(yīng)用的材料。
來(lái)自INESC-MN和阿維羅大學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)該研究團(tuán)隊(duì)的Helena Alves博士說(shuō):“可穿戴技術(shù)的概念正在形成,但至今為止,充分嵌入紡織品的透明和柔性的技術(shù)不存在的。因此,石墨烯紡織品的發(fā)展和整合過(guò)程,會(huì)將其商業(yè)化應(yīng)用帶入新的紀(jì)元。”
來(lái)自INESC埃克塞特大學(xué)工程系Craciun教授的科研團(tuán)隊(duì)的前博士后研究員,以及副研究員Ana Neves博士補(bǔ)充說(shuō):“我們的生活被織品包圍著,我們的家里或辦公室的地毯,我們汽車(chē)?yán)锏淖危约帮@而易見(jiàn)的我們所有的服裝。電子設(shè)備加入面料之中肯定會(huì)是一個(gè)改變游戲規(guī)則的現(xiàn)代技術(shù)。“
“所有的電子設(shè)備都需要布線(xiàn),因此,這種方法中第一個(gè)需要解決的問(wèn)題是,開(kāi)發(fā)各面相同、質(zhì)輕和舒適的導(dǎo)電紡織纖維。我們通過(guò)涂敷它們來(lái)制備透明導(dǎo)電紡織纖維與石墨烯,這將會(huì)打開(kāi)新的在紡織纖維上整合電子設(shè)備的新局面。”
來(lái)自CenTexBel的智能紡織品專(zhuān)家Isabel De Schrijver博士說(shuō):“可穿戴電子產(chǎn)品的成功,制造了一個(gè)顛覆性的技術(shù),在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域都具有很大潛力。我們對(duì)這一突破的潛力感到非常興奮,并期待它可以使用在未來(lái)的電子產(chǎn)業(yè)。”
來(lái)自埃克塞特大學(xué)的本研究的合作者之一,SaverioRusso教授,補(bǔ)充說(shuō):“這一突破也將培育新的變革和交叉研究方向,將使從醫(yī)療到國(guó)防在內(nèi)的廣泛領(lǐng)域獲益。”
2012年,來(lái)自埃克塞特大學(xué)的石墨烯科學(xué)中心的Craciun教授和Russo教授,發(fā)現(xiàn)了GraphExeter,一種三氯化鐵三明治樣的分子層,夾在兩層石墨烯層之間,獲得了一個(gè)全新的系統(tǒng),成為最著名的可以導(dǎo)電的透明材料。還是這個(gè)同一個(gè)團(tuán)隊(duì),最近發(fā)現(xiàn),GraphExeter同時(shí)還比許多顯示工業(yè)中常用的透明導(dǎo)體更加穩(wěn)定。