石墨烯使未来人机界面的电子纺织成为可能
太瓦特别报道
Grafren AB是一家总部位于瑞典的化学制造商，同时也是石墨烯旗舰公司的联合成员，该公司获得了第一项石墨烯薄片分离新方法的专利。在这里，Grafren公司的首席执行官Erik khranovsky解释了这项开创性的技术如何将简单的纺织品变成智能的电子产品和界面。
开始的旅程
Grafren是一家智能纺织品制造商，专门生产石墨烯薄片，并将其应用于纺织品和其他产品。该公司成立于2018年，是附近Linköping大学的副产品，后者也是石墨烯旗舰联合成员。它的兴趣一直在石墨烯薄片上，因为它们价格低廉，有许多潜在的应用。
Grafen相信石墨烯质量的重要性，它可以决定基于石墨烯的材料演示的成功与否。拥有合适厚度的石墨烯是受益于其卓越性能的关键。但对于石墨烯薄片来说，这一直是一个挑战，因为制造方法会产生不同厚度和横向尺寸的薄片。
由于产量较小，过滤或离心可以将薄片分离成不同的馏分。然而，这些方法不适合大批量生产，因为它们需要大量的精力和时间投资。分散薄片的合成后处理是石墨烯商业化的最大障碍之一，因为它对生产成本有很大的影响。
解决问题
Grafren开发了一种处理大量石墨烯分散体的方法。这涉及到根据石墨烯薄片的厚度和横向尺寸将其分离成不同的部分。这项技术的主要好处是，它可以将更薄的薄片从超过10个原子层的薄片中分离出来，这些薄片包括大量夹杂物和其他污染物。
第一项专利对Grafren至关重要。原因之一是，该方法可以制备氧化石墨烯和石墨烯单层和双层薄片的水分散体。材料的厚度直接关系到薄片的硬度和弯曲能力。
Grafren的方法也使用重力，并基于液体分散中石墨烯和氧化石墨烯薄片的浮选和沉降速度的差异。这种方法对大规模石墨烯生产来说也是经济可行的，因为它需要更少的能源和最少的劳动力。
当前的项目
由于这种分离方法，Grafren能够获得高质量的石墨烯薄片，并致力于其主要产品:导电纺织品。该公司开发了一种创新的方法，将石墨烯薄片融入织物的深度，包裹每一根纤维，创造一个导电皮肤，其导电性受控。格拉夫伦在2020年为这项发明申请了专利，目前正在申请中。这将是该公司的第二项专利。
与此同时，格拉夫伦正在以客户为中心的方式扩大其产品组合，测试各种纺织材料，并计划扩大规模。目前可生产的织物尺寸约为100乘100厘米。Grafen的目标是在2021年底实现180厘米宽的全卷对卷生产。
至关重要的是，Grafren可以使任何纺织或纤维材料，甚至玻璃纤维，导电。导电玻璃纤维在智能复合材料领域尤其引人关注，该公司正在与医疗保健、体育、航空航天、国防和游戏等多个领域的公司进行洽谈。
独特的性质
格拉夫恩的导电织物是独一无二的。虽然它仍然是由纤维制成的，但每一根纤维都被涂上了最薄的薄片。与此同时，它的触感和性能与其他任何面料一样。它柔软、有弹性、透气、透湿。由于格拉夫伦的导电涂料只含有水和石墨烯，所以更环保。该公司不使用活页夹。织物内部没有胶水或聚合物来将导电部件粘在一起。这是由于石墨烯薄片的独特特性，它包裹着纤维并形成皮肤。
这种织物非常轻。事实上，每平方米聚酯织物的石墨烯负载低至2克，允许每平方米500欧姆的高电阻。与其他材料相比，这是一个优势，因为其他材料需要粘合剂，因此又硬又脆，至少重10倍。
人机界面
石墨烯旗舰联合了石墨烯和层状材料领域的世界领先研究人员。志存高远，团队相信合作是创新的唯一途径。这就是为什么Grafen已经与石墨烯旗舰联盟的几个合作伙伴合作。
Grafren一直致力于石墨烯导电织物的开发。但下一步恰恰相反:绝缘。几乎所有导电织物的应用都需要导电区域的部分绝缘。由于导电是在单个纤维的基础上实现的，绝缘也是如此。
将具有高绝缘能力的层状材料应用于石墨烯涂层纤维(如六方氮化硼)的可能性正在探索中。但如果应用与石墨烯涂层相同的涂层技术，就有可能在单个纤维上实现多涂层。这样可以更好地保护织物结构，提高孔隙率和透气性。实际上，Grafen可以制造出集成在一块织物上的印刷电路板(PCB)。
最终，Grafen的未来目标是建立一个用于人机交流的数字纺织界面(DTI)。这个想法是把隐形电极集成到传统的衣服上，这样就可以通过传感器或驱动器对人体进行永久性的监测和刺激。
这项技术将能够将信号传递到人体，比如经皮神经电刺激来控制疼痛、热量或任何其他类型的刺激。它可以通过皮肤电、心电图和其他传感器监测人体健康或运动，然后将这一重要信息传递给数据处理或存储单元。对于Grafren来说，它的第一项专利只是一个开始。
编者按:石墨烯旗舰项目由欧洲委员会资助，旨在确保欧洲在正在进行的技术革命中发挥重要作用，帮助将石墨烯创新带出实验室并投入商业应用。石墨烯旗舰汇聚了来自22个国家的近170个学术和行业合作伙伴，他们都在探索石墨烯和相关材料的不同方面。石墨烯旗舰将多种能力结合在一起，促进合作伙伴之间的合作，加快石墨烯技术被行业接受的时间。欧盟委员会的FET旗舰使研究项目达到了前所未有的规模。拥有10亿欧元预算的石墨烯旗舰项目、人脑项目和量子旗舰项目将作为技术加速器，帮助欧洲在研究和创新方面与其他全球市场竞争。在另外2000万欧元的投资下，欧盟委员会现在已经资助了石墨烯电子、光电子和传感器的试验生产线的创建。
2021年8月13日,
