Un nuevo método para producir tejidos de algodón conductores utilizando tintas a base de grafeno abre nuevas posibilidades para la electrónica flexible y portátil. sin el uso de pasos de procesamiento costosos y tóxicos.

Usable, la electrónica basada en textiles presenta nuevas posibilidades para circuitos flexibles, vigilancia sanitaria y medioambiental, conversión de energía, y muchos otros. Ahora, investigadores del Cambridge Graphene Centre (CGC) de la Universidad de Cambridge, trabajando en colaboración con científicos de la Universidad de Jiangnan, Porcelana, han ideado un método para depositar tintas a base de grafeno sobre algodón para producir un tejido conductor. La obra, publicado en la revista Carbón , demuestra un sensor de movimiento portátil basado en el algodón conductor.

La tela de algodón se encuentra entre las más extendidas para su uso en prendas de vestir y textiles, ya que es transpirable y cómodo de llevar, además de ser resistente al lavado. Estas propiedades también lo convierten en una excelente opción para la electrónica textil. Un nuevo proceso desarrollado por el Dr. Felice Torrisi en el CGC, y sus colaboradores, es de bajo costo, Método sostenible y respetuoso con el medio ambiente para la fabricación de tejidos de algodón conductores impregnándolos con una tinta conductora a base de grafeno.

Basado en el trabajo del Dr. Torrisi sobre la formulación de tintas de grafeno imprimibles para electrónica flexible, El equipo creó tintas de escamas de grafeno químicamente modificado que son más adhesivas a las fibras de algodón que el grafeno sin modificar. El tratamiento térmico después de depositar la tinta sobre el tejido mejora la conductividad del grafeno modificado. La adhesión del grafeno modificado a la fibra de algodón es similar a la forma en que el algodón retiene los tintes de colores. y permite que la tela permanezca conductora después de varios lavados.

Aunque numerosos investigadores de todo el mundo han desarrollado sensores portátiles, la mayoría de las tecnologías portátiles actuales se basan en componentes electrónicos rígidos montados sobre materiales flexibles como películas de plástico o textiles. Estos ofrecen una compatibilidad limitada con la piel en muchas circunstancias, se dañan cuando se lavan y son incómodos de usar porque no son transpirables.

"Otras tintas conductoras están hechas de metales preciosos como la plata, lo que los hace muy costosos de producir y no sostenibles, mientras que el grafeno es barato, Amigable con el medio ambiente, y químicamente compatible con el algodón, "explica el Dr. Torrisi.

El coautor, el profesor Chaoxia Wang de la Universidad de Jiangnan, agrega:"Este método nos permitirá colocar sistemas electrónicos directamente en la ropa. Es una increíble tecnología habilitadora para textiles inteligentes".

El trabajo realizado por el Dr. Torrisi y el Prof. Wang, junto con los estudiantes Tian Carey y Jiesheng Ren, abre una serie de oportunidades comerciales para tintas basadas en grafeno, que van desde la tecnología de la salud personal, ropa deportiva de alto rendimiento, prendas militares, tecnología portátil / informática y moda.

"Convertir fibras de algodón en componentes electrónicos funcionales puede abrirse a un conjunto completamente nuevo de aplicaciones, desde la atención médica y el bienestar hasta el Internet de las cosas, "dice el Dr. Torrisi" Gracias a la nanotecnología, en el futuro, nuestra ropa podría incorporar estos productos electrónicos basados ​​en textiles y volverse interactivos ".

El grafeno es carbono en forma de membranas de un solo átomo de espesor, y es altamente conductivo. El trabajo del grupo se basa en la dispersión de diminutas láminas de grafeno, cada uno de menos de un nanómetro de espesor, en una dispersión a base de agua. Las hojas individuales de grafeno en suspensión se modifican químicamente para adherirse bien a las fibras de algodón durante la impresión y la deposición sobre la tela. conduciendo a una red conductora delgada y uniforme de muchas láminas de grafeno. Esta red de escamas nanométricas es el secreto de la alta sensibilidad a la tensión inducida por el movimiento. Se ha demostrado que un simple tejido de algodón inteligente recubierto de grafeno utilizado como sensor de tensión portátil detecta de manera confiable hasta 500 ciclos de movimiento. incluso después de más de 10 ciclos de lavado en lavadora normal.

El uso de tintas de grafeno y otros materiales 2D relacionados (GRM) para crear componentes y dispositivos electrónicos integrados en telas y textiles innovadores está en el centro de los nuevos avances técnicos en la industria de los textiles inteligentes. El Dr. Torrisi y sus colegas del CGC también participan en Graphene Flagship, una financiación comunitaria proyecto paneuropeo dedicado a llevar las tecnologías de grafeno y GRM a aplicaciones comerciales.

El grafeno y los GRM están cambiando el panorama de la ciencia y la tecnología con atractivas propiedades físicas para la electrónica, fotónica, sintiendo catálisis y almacenamiento de energía. El grosor atómico del grafeno y sus excelentes propiedades eléctricas y mecánicas dan excelentes ventajas, permitiendo la deposición de extremadamente delgados, películas flexibles y conductoras en superficies y, con este nuevo método, también en textiles. Esto, combinado con la compatibilidad medioambiental del grafeno y su fuerte adhesión al algodón, hacen que el sensor de tensión de grafeno-algodón sea ideal para aplicaciones portátiles.

La investigación fue apoyada por subvenciones de la Beca Synergy del Consejo Europeo de Investigación, la Beca de Investigación Internacional de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de China. La tecnología está siendo comercializada por Cambridge Enterprise, el brazo de comercialización de la Universidad.