Graphen hat viele interessante Anwendungen in der Textilindustrie. Beispiele hierfür sind elektrisch beheizte Textilien, ultraleichte Tarnung und tragbare Belastungs- oder Drucksensoren für die digitale Gesundheitsüberwachung.
Die leitfähigen Eigenschaften des Gewebes wurden durch voralkalisierte Oberflächenmodifikation verbessert, gefolgt von einer schichtweisen Immobilisierung mit einem hyperverzweigten Polyamidoamin-Dendrimer und einer Reduktionsbehandlung zur Bildung von Nanoblättern aus reduziertem Graphenoxid (rGO).
Leitfähigkeit
Graphen-Strickstoff ist ein Textil, das für elektrische Leitfähigkeit sorgen kann. Daraus lässt sich leitfähige Kleidung herstellen, die dazu beitragen könnte, die Aufwärmzeit für ein Training zu verkürzen oder die Muskelleistung zu steigern. Darüber hinaus lässt sich aus dem Material Sportbekleidung herstellen, die sowohl bequem als auch atmungsaktiv ist. Es kann sogar dazu beitragen, Verletzungen vorzubeugen, indem es die Körperwärme an die kalten Körperbereiche leitet.
Zur Herstellung elektrisch leitfähiger Textilien wurden mehrere Methoden entwickelt, darunter das Schmelzspinnen leitfähiger Nanofasern und die elektrochemische Dotierung von Textilmedien mit Graphen. Diese Methoden erfordern jedoch hohe Temperaturen und chemische Bedingungen, die die Textilfasern verformen oder zersetzen können.
In dieser Studie wurden Polyestertextilien in eine GO-Dispersion getaucht und mit einer Schicht aus Graphenoxid beschichtet. Anschließend wurden die Stoffe mit nullwertigen Eisen-Nanopartikeln dotiert. Die resultierenden Stoffe sind leitfähig und verfügen über eine Ferninfrarot-, Antistatik- und Anti-Ultraviolett-Ausrüstung.
Isolierung
Graphen verfügt über hervorragende Isolationseigenschaften, die vielfältig genutzt werden können. Neben seinen leitfähigen Eigenschaften verfügt es auch über antistatische und UV-beständige Eigenschaften. Es kann mit Naturfasern kombiniert werden, um ein nahtloses Strickprodukt zu schaffen, das sowohl Stil als auch Funktion bietet. Mit Graphen angereicherte Textilien werden bereits zur Herstellung von Kleidung und anderen Produkten verwendet. Sie werden auch auf Industrietextilien angewendet, beispielsweise auf gewebte druckempfindliche und atmungsaktive Stoffe für die digitale Gesundheitsversorgung.
Es wurden verschiedene Methoden vorgeschlagen, um Graphen auf Textilien aufzupfropfen, darunter thermisches Tempern und chemische Reduktion. Allerdings erfordern diese Methoden eine hohe Temperatur und können das Textilmaterial zersetzen. Eine effektivere Methode besteht darin, GO-Flocken zu verteilen und den Stoff dann in die Lösung einzutauchen. Dadurch kann sich das GO mit dem Textil verbinden, ohne sich zu zersetzen.
Die Oberfläche des GWF auf Baumwollbasis wurde mit Chitosan und Hexadecylpyridiniumchlorid (HDPC) modifiziert, was die Aufnahme von GO-Nanoblättern verstärkt. Die Ergebnisse zeigten, dass die mit HDPC behandelte Probe die höchste GO-Aufnahme aufwies, mit einem elektrischen Widerstand von 128 O*cm nach dreißig Tauch- und Trocknungszyklen.
Weichheit
Graphen wird von Textilunternehmen zur Herstellung weicher und bequemer Kleidungsstücke verwendet. Das Material kann dabei helfen, die Körpertemperatur zu regulieren und sogar Wärme von wärmeren in kältere Bereiche umzuleiten. Es hat auch die Fähigkeit, vor bakteriellen und statischen Schäden zu schützen. Mehrere Hersteller nutzen diese Technologie, um Sportbekleidung herzustellen, die die Muskelleistung steigern und Verletzungen vorbeugen kann.
Ein leitfähiger Zellulose-Graphen-Vliesstoff wurde mithilfe einer einfachen Tauchbeschichtungsmethode erfolgreich hergestellt und seine elektrischen, elektrothermischen und elektromechanischen Eigenschaften wurden bewertet. Seine Zugfestigkeit und sein Dehnungsprozentsatz stiegen mit der Reduzierung von GO zu rGO deutlich an, was mit früheren Berichten übereinstimmt.
Das mit rGO beschichtete Baumwolltextil zeigte nach 10–12 Färbezyklen eine geringe Absorption von Wassertropfen und eine hervorragende Waschechtheit. Dies deutet darauf hin, dass die rGO-Beschichtungsmethode auf eine Vielzahl von Textilien angewendet werden kann, beispielsweise auf gestrickte oder gewebte Stoffe für E-Textilien. Dieser Ansatz ist kostengünstig und kann auf jede Faser auf Zellulosebasis angewendet werden.
Haltbarkeit
Graphen ist ein leichtes und starkes Material, 200-mal stärker als Stahl und ungiftig, was es zu einem vielversprechenden Bestandteil für leitfähige intelligente Textilien macht. Aufgrund seiner Vielseitigkeit arbeiten immer mehr Sportbekleidungsmarken mit Graphenlieferanten zusammen, um es in ihre Produkte zu integrieren. Diese neue Generation von Stoffen wird von Sportlern aufgrund ihrer Wärme-, Leitfähigkeits- und Flexibilitätseigenschaften ausgewählt, die ihre Leistung und ihren Komfort steigern.
Um Graphen in Fasern zu integrieren, ist es wichtig, eine Methode zu finden, mit der eine starke Bindung zwischen den beiden Materialien erreicht werden kann. Die Herstellung einer Dispersion aus Graphenoxid (GO) und die Tauchbeschichtung der Fasern damit scheint die sinnvollste und skalierbarste Lösung zu sein. Alternativ kann auch eine sofortige thermische Ausheilung eingesetzt werden, die jedoch hohe Temperaturen erfordert, die in der Textilindustrie nicht realisierbar sind.
Forscher im Arbeitspaket „Flexible Elektronik“ des Graphen-Flaggschiffs arbeiten an der Entwicklung von mit Graphen angereicherten leitfähigen Polyestergarnen (Polyethylenterephthalat, PET). Diese Graphenflocken werden mit PET vermischt und der resultierende Verbundstoff von Greathable zu einem Stoff verwoben, einem dehnbaren und antibakteriellen Stoff mit ferninfraroten, antistatischen und UV-beständigen Eigenschaften.
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