Baanbrekend onderzoek heeft met succes 's werelds eerste echt elektronische textiel gecreëerd, met behulp van het wondermateriaal grafeen.

Een internationaal team van wetenschappers, waaronder professor Monica Craciun van de Universiteit van Exeter, hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om transparante, flexibele grafeenelektroden in vezels die gewoonlijk worden geassocieerd met de textielindustrie.

De ontdekking zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de creatie van draagbare elektronische apparaten, zoals kleding met computers, telefoons en mp3-spelers, die lichtgewicht zijn, duurzaam en gemakkelijk te vervoeren.

Het internationaal gezamenlijk onderzoek, waaronder experts van het Center for Graphene Science aan de Universiteit van Exeter, het Instituut voor Systems Engineering en Computers, Microsystemen en nanotechnologie (INESC-MN) in Lissabon, de universiteiten van Lissabon en Aveiro in Portugal en het Belgian Textile Research Centre (CenTexBel), is gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .

Professor Craciun, co-auteur van het onderzoek zei:"Dit is een cruciaal punt in de toekomst van draagbare elektronische apparaten. Het potentieel is er al een aantal jaren, en transparante en flexibele elektroden worden al veel gebruikt in kunststoffen en glas, bijvoorbeeld. Maar dit is het eerste voorbeeld van een textielelektrode die echt in een garen is ingebed. De gebruiksmogelijkheden zijn eindeloos, inclusief textiel GPS-systemen, tot biomedische monitoring, persoonlijke veiligheid of zelfs communicatiemiddelen voor mensen met een zintuiglijke beperking. De enige grenzen zijn echt binnen onze eigen verbeelding."

Slechts één atoom dik, grafeen is de dunste stof die elektriciteit kan geleiden. Het is zeer flexibel en is een van de sterkste bekende materialen. De afgelopen jaren is de race begonnen voor wetenschappers en ingenieurs om grafeen aan te passen voor gebruik in draagbare elektronische apparaten.

Dit nieuwe onderzoek heeft aangetoond dat 'monolaag grafeen', met uitzonderlijke elektrische, mechanische en optische eigenschappen, maken het een zeer aantrekkelijke propositie als transparante elektrode voor toepassingen in draagbare elektronica. In dit werk werd grafeen gemaakt door een groeimethode genaamd chemische dampafzetting (CVD) op koperfolie, met behulp van een ultramodern nanoCVD-systeem dat onlangs door Moorfield is ontwikkeld.

Het samenwerkingsteam heeft een techniek ontwikkeld om grafeen van de koperfolies over te brengen naar een polypropyleenvezel die al veel wordt gebruikt in de textielindustrie.

Dr. Helena Alves, die het onderzoeksteam van INESC-MN en de Universiteit van Aveiro leidde, zei:"Het concept van draagbare technologie is in opkomst, maar tot dusverre bestaat er momenteel geen volledig in textiel ingebedde transparante en flexibele technologie. Daarom, de ontwikkeling van processen en engineering voor de integratie van grafeen in textiel zou leiden tot een nieuw universum van commerciële toepassingen. "

Dokter Ana Neves, Associate Research Fellow in het team van prof. Craciun van Exeter's Engineering Department en voormalig postdoctoraal onderzoeker bij INESC voegde toe:"We zijn omringd door stoffen, de tapijtvloeren in onze huizen of kantoren, de stoelen in onze auto's, en natuurlijk al onze kleding en kledingaccessoires. De integratie van elektronische apparaten op stoffen zou zeker een game-changer zijn in de moderne technologie.

"Alle elektronische apparaten hebben bedrading nodig, dus het eerste probleem dat in deze strategie moet worden aangepakt, is de ontwikkeling van geleidende textielvezels met behoud van hetzelfde aspect, comfort en lichtheid. De methodologie die we hebben ontwikkeld om transparante en geleidende textielvezels voor te bereiden door ze te coaten met grafeen, zal nu de weg openen naar de integratie van elektronische apparaten op deze textielvezels"

Dr. Isabel De Schrijver, een expert op het gebied van slim textiel van CenTexBel zei:"Succesvolle productie van draagbare elektronica heeft het potentieel voor een disruptieve technologie met een breed scala aan potentiële nieuwe toepassingen. We zijn erg enthousiast over het potentieel van deze doorbraak en kijken ernaar uit om te zien waar het kan gaan de elektronica-industrie in de toekomst."

Professor Saverio Russo, co-auteur en ook van de Universiteit van Exeter, voegde toe:"Deze doorbraak zal ook de geboorte van nieuwe en transformerende onderzoeksrichtingen bevorderen die een breed scala aan sectoren ten goede komen, variërend van defensie tot gezondheidszorg."

In 2012 hebben professor Craciun en professor Russo, van het Centre for Graphene Science van de Universiteit van Exeter, ontdekte GraphExeter - moleculen van ijzerchloride tussen twee grafeenlagen die een geheel nieuw systeem vormen dat het bekendste transparante materiaal is dat elektriciteit kan geleiden. Hetzelfde team ontdekte onlangs dat GraphExeter ook stabieler is dan veel transparante geleiders die gewoonlijk worden gebruikt door, bijvoorbeeld, de display-industrie.