Cambridges miljøvennlige, ledende grafenblokk kan overleve vaskemaskinen

Rolly Toys 2015 (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Cambridges miljøvennlige, ledende grafenblokk kan overleve vaskemaskinen


Forskere ved Cambridge Graphene Center har skapt en prosess for å lage bærbar grafen som er holdbar og miljøvennlig.

Grafen er et stoff som har sterk ledning, fleksibilitet og styrke på samme tid. Et område som kan se den utbredte bruken av grafen er i gjennomsiktige, fleksible skjermer. Det er imidlertid andre områder som grafen kan benyttes. Disse områdene inkluderer brukbar elektronikk, medisinske applikasjoner, og til og med kvantemåling.

Hvis grafen skal brukes i applikasjoner som involverer eksponering for mennesker, er en giftfri prosess som er den mest ideelle. Å skape en giftfri prosess er akkurat det et team på Cambridge Graphene Center har gjort.

En voksende bekymring

Regjeringene rundt om i verden har gjort en innsats for å oppmuntre til mer ansvarlig produksjon og avhending av elektronikk.

Når de er kastet bort, forsvinner gamle elektroniske deler ikke bare. Image courtesy of Curtis Palmer (CC ved 2.0)

Disse anstrengelsene har varierende grad av effektivitet, men noen lovgivninger har vist positiv endring. Et eksempel på effektiv endring er EUs innsats for å fjerne skadelige stoffer som bly, kvikksølv og kadmium fra forbrukerprodukter. Dessverre, noen prosesser er avhengige av giftig kjemi for å fungere riktig med lite eller intet alternativ.

For eksempel er PCB-fabrikkindustrien avhengig av spesielt miljøvennlige kjemikalier som kobbersulfat som er nødvendig under elektropletteringsprosessen. Andre farlige kjemikalier inkluderer formaldehyd, tiourea og mange syrer. Forbud mot bruk av slike kjemikalier vil være et industrielt, kommersielt og økonomisk mareritt, og derfor er det strenge lover om hvordan vi skal avhende disse stoffene.

Hvis en produksjonsprosess kan unngå skadelige kjemikalier, er det ikke bare produsentens fordel (redusert helserisiko for arbeidstakere), men det gjør også sluttbrukeren (reduksjon av eksponering) og miljøet.

En giftfri produksjonsmetode

Cambridge Graphene Center, i samarbeid med Jiangnan University, Kina, har utviklet en giftfri metode for å deponere grafenblekk på klær.

En av de mest utbredte materialene som brukes til klær, er bomull på grunn av pustenhet, vekt og tilgjengelighet. På grunn av dette måtte teamet utvikle en grafen blekk som i hovedsak ville holde seg bedre til bomullsfibrene på lignende måte som fargestoffer for å forhindre ødeleggelse under slitasje.

Når blekket ble påført på bomullet, ble materialet varmebehandlet for ytterligere å forbedre konduktiviteten av grafenblækket. Selv etter flere vasker forblir bleken ledende, noe som er viktig for elektronikk impregnert til materialer.

Grafene blekk på bomull. Foto av Jiesheng Ren (CC BY 4.0)

For tiden er bærbare sensorer ikke allment kommersielt tilgjengelige, hovedsakelig på grunn av stive design som enten ikke vil bære godt eller vaske godt, noe som gjør klærne ubehagelige. Cambridge-teamet demonstrerte evnen til grafenblækket i sitt publiserte arbeid ved å skape en bevegelsessensor basert på ledende materiale som ga vellykkede resultater. Bevegelsessensoren hadde vist seg å fungere over 500 sykluser etter 10 vasker - et stort sprang innen bærbar, giftfri grafen.

"Å skifte bomullsfibre til funksjonelle elektroniske komponenter kan åpne for et helt nytt sett med applikasjoner fra helsetjenester og velvære til tingenes internett. Takket være nanoteknologi, kan våre klær innlemme disse tekstilbaserte elektronikkene i fremtiden og bli interaktive." - Dr Torrisi

Skanning elektronmikroskop bilde av blekk på bomull Foto av Jiesheng Ren (CC BY 4.0)

Fremtiden for Wearable Electronics

Nesten alle aspekter av livet har blitt invadert av elektronikk til en viss grad. Biler har nå sensorer og kameraer, husene begynner å ha intelligente oppvarmingskontroller, og til og med internett-tilberedte brødrister finnes. Faktisk er det svært få områder av livet som elektronikk er ennå å bli involvert med, slik at klæraksjonen blir mer integrert med elektronikk er en som ikke kommer som en overraskelse.

Imidlertid, i motsetning til de andre sektorer som elektronikk har funnet seg inn i, kan bruk av skadelige stoffer ikke tolereres i forhold til hvor mange mennesker lider av hudforhold og hvor mange klær befinner seg i deponier.

Hvis elektronikk skal integreres i klær, er det opp til designere å benytte materialene som vil føre til et trygt sluttprodukt.