그래핀은 섬유 산업에서 많은 흥미로운 응용 분야를 가지고 있습니다. 일부 예로는 전기 가열 직물, 초경량 위장, 디지털 건강 모니터링을 위한 웨어러블 스트레인 또는 압력 센서 등이 있습니다.
직물의 전도성 특성은 사전 알칼리화된 표면 개질, 이어서 과분지형 폴리아미도아민 덴드리머를 사용한 층별 고정화 및 환원 산화그래핀(rGO) 나노시트 형성을 위한 환원 처리를 통해 개선되었습니다.
전도도
그래핀 니트 원단 전기 전도성을 제공할 수 있는 섬유입니다. 전도성 의류를 생산하는 데 사용할 수 있으며, 이는 운동을 위해 준비하는 데 걸리는 시간을 줄이거나 근육 성능을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한, 이 소재는 편안하고 통기성이 뛰어난 스포츠웨어를 만드는 데에도 사용될 수 있습니다. 체온을 신체의 차가운 부위로 전달하여 부상을 예방하는 데에도 사용할 수 있습니다.
전도성 나노섬유의 용융 방사 및 섬유 매체에 그래핀의 전기화학적 도핑을 포함하여 전기 전도성 직물을 제조하기 위한 여러 가지 방법이 개발되었습니다. 그러나 이러한 방법에는 직물 섬유가 변형되거나 분해될 수 있는 고온 및 화학적 조건이 필요합니다.
본 연구에서는 폴리에스테르 직물을 GO 분산액에 담그고 산화 그래핀 층으로 코팅했습니다. 그 후, 직물은 철 0가 나노입자로 도핑되었다. 결과적으로 만들어진 직물은 전도성이 있으며 원적외선, 정전기 방지 및 자외선 방지 마감 처리가 되어 있습니다.
단열재
그래핀은 우수한 절연 특성을 갖고 있어 다양한 활용이 가능합니다. 전도성 외에도 정전기 방지 및 자외선 차단 기능도 갖추고 있습니다. 천연 섬유와 결합하여 스타일과 기능을 모두 추가하는 무봉제 니트 제품을 만들 수 있습니다. 그래핀 강화 직물은 이미 의류 및 기타 제품을 만드는 데 사용되고 있습니다. 또한 디지털 헬스케어를 위한 압력 감지 및 통기성 직물과 같은 산업용 직물에도 적용되고 있습니다.
열 어닐링 및 화학적 환원을 포함하여 그래핀을 직물에 접목하는 여러 가지 방법이 제안되었습니다. 그러나 이러한 방법은 높은 온도를 필요로 하며 직물 소재를 분해할 수 있습니다. 보다 효과적인 방법은 GO 플레이크를 분산시킨 다음 직물을 용액에 담그는 것입니다. 이를 통해 GO가 분해되지 않고 직물에 결합될 수 있습니다.
면 기반 GWF의 표면은 키토산과 헥사데실피리디늄 클로라이드(HDPC)로 변형되어 GO 나노시트의 흡수를 향상시킵니다. 결과는 HDPC 처리된 샘플이 30회의 침지 및 건조 사이클 후 128O*cm의 전기 저항률로 가장 높은 GO 흡수율을 가짐을 보여주었습니다.
연성
그래핀은 부드럽고 편안한 의류를 만들기 위해 섬유 회사에서 사용되고 있습니다. 이 소재는 체온을 조절하고 더 따뜻한 곳에서 추운 곳으로 열의 방향을 바꾸는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 박테리아 및 정전기 손상으로부터 보호하는 기능도 있습니다. 몇몇 제조업체에서는 이 기술을 사용하여 근육 성능을 높이고 부상을 예방할 수 있는 운동복을 만들고 있습니다.
간단한 딥코팅법을 이용하여 전도성 셀룰로오스-그래핀 부직포를 성공적으로 제조하였고, 전기적, 전기열적, 전기기계적 특성을 평가하였다. 인장 강도와 연신율은 GO가 rGO로 감소함에 따라 크게 증가했으며 이는 이전 보고서와 일치합니다.
rGO로 코팅된 면직물은 10~12회 염색 후 물방울 흡수율이 낮고 세탁견뢰도가 우수한 것으로 나타났다. 이는 rGO 코팅 방법이 전자섬유용 편직물이나 직조물 등 광범위한 직물에 적용될 수 있음을 나타냅니다. 이 접근 방식은 비용 효율적이며 모든 셀룰로오스 기반 섬유에 적용할 수 있습니다.
내구성
그래핀은 강철보다 200배 더 강하고 무독성인 가볍고 강한 소재로 전도성 스마트 섬유의 유망한 재료입니다. 그래핀의 다재다능함은 점점 더 많은 스포츠웨어 브랜드가 그래핀 공급업체와 협력하여 자사 제품에 그래핀을 통합하고 있음을 의미합니다. 이 신세대 직물은 열, 전도성 및 유연성 특성으로 운동선수들이 선택하여 성능과 편안함을 향상시킵니다.
그래핀을 섬유에 통합하려면 두 재료 사이의 강력한 결합을 달성할 수 있는 방법을 찾는 것이 중요합니다. 산화 그래핀(GO)의 분산액을 준비하고 이를 사용하여 섬유를 딥 코팅하는 것이 가장 합리적이고 확장 가능한 솔루션인 것 같습니다. 또는 순간 열 어닐링도 사용할 수 있지만 섬유 산업에서는 실현 불가능한 높은 온도가 필요합니다.
Graphene Flagship의 유연한 전자 작업 패키지 연구원들은 그래핀이 풍부한 전도성 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트, PET) 원사를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 이러한 그래핀 플레이크를 PET와 컴파운딩하여 생성된 복합재를 원적외선, 대전방지, 자외선 차단 특성을 지닌 뛰어난 신축성 및 항균성 직물로 직물로 직조합니다.
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