Le marché des vêtements en e-textile devrait atteindre 5 milliards de dollars d'ici 2027, selon le cabinet d'études de marché IDTechEX. Et tandis que le graphène devrait être l'un des matériaux les plus importants dans les textiles électroniques portables, actuellement, il n'existe aucun bon moyen de fabriquer des textiles électroniques à base de graphène à l'échelle industrielle.

Pour résoudre ce problème, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Kostya S. Novoselov de l'Université de Manchester a développé un processus évolutif pour fabriquer des textiles électroniques portables à base de graphène à l'échelle industrielle. Comme ils l'écrivent dans leur article publié dans un récent numéro de ACS Nano , la méthode pourrait permettre de fabriquer des textiles électroniques en graphène à des cadences de production commerciales de 150 mètres par minute.

« Pouvoir produire des textiles électroniques portables à base de graphène en quantité évolutive à très grande vitesse est une avancée significative pour le marché en croissance rapide des vêtements portables, " Le premier auteur Nazmul Karim de l'Université de Manchester a déclaré Phys.org . « Notre moyen simple et économique de produire des textiles multifonctionnels en graphène pourrait facilement être étendu à de nombreuses applications réelles, comme les vêtements de sport, équipement militaire, et des vêtements médicaux."

Dans la nouvelle méthode, l'équipe a inversé le processus précédent de revêtement de textiles avec des matériaux à base de graphène. Traditionnellement, les textiles sont d'abord enduits d'oxyde de graphène, puis l'oxyde de graphène est réduit en sa forme fonctionnelle d'oxyde de graphène réduit. Au lieu, ici, les chercheurs ont d'abord réduit l'oxyde de graphène en solution, puis enduit les textiles de la forme réduite.

En faisant du revêtement l'étape finale, il devient possible d'utiliser une technique d'enduction appelée padding, qui est actuellement la méthode la plus couramment utilisée pour appliquer des finitions fonctionnelles aux textiles dans l'industrie textile. Par exemple, les vêtements hydrofuges et infroissables sont souvent fabriqués par rembourrage.

Une unité commerciale de séchage au tampon peut traiter environ 150 mètres de tissu en seulement une minute, un énorme pas en avant par rapport aux méthodes de laboratoire pour le revêtement de textiles avec du graphène qui impliquent souvent plusieurs étapes fastidieuses. Comme les chercheurs l'écrivent dans leur article, ils pensent que l'utilisation de rembourrage pour fabriquer des textiles électroniques à base de graphène sera une étape importante pour passer des textiles électroniques basés sur la R&D aux applications du monde réel.

Dans leur étude, les chercheurs ont démontré que les textiles électroniques fabriqués par une unité de séchage au tampon à l'échelle du laboratoire présentaient d'excellentes caractéristiques électriques et mécaniques. Les tests ont montré que l'oxyde de graphène réduit forme un revêtement uniforme autour des fibres de coton individuelles, ce qui se traduit par une bonne conductivité électrique, résistance à la traction, respirabilité, la flexibilité, et le confort général du tissu. Le tissu enduit semble également rester électriquement conducteur après des cycles de lavage répétés.

Les textiles électroniques portables à base de graphène ont une variété d'applications potentielles. Une possibilité, ce que les chercheurs ont démontré, est que des capteurs peuvent être intégrés au tissu pour surveiller l'activité physique. Un capteur monté au poignet, par exemple, peut capturer des mouvements mécaniques tels que le pliage/dépliage, étirement/détente, et torsion/détorsion. Une autre possibilité est d'incorporer des éléments chauffants souples dans l'ensemble d'un vêtement, ainsi que des supercondensateurs flexibles pour les alimenter.

"Notre futur plan de recherche est d'étudier d'autres matériaux 2D et d'utiliser leurs avantages pour les applications de textiles électroniques portables, ", a déclaré Karim. "Nous cherchons également à commercialiser ces technologies en collaboration avec des partenaires industriels."

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