新しい糸?! — MXene を使用するとウェアラブルで洗える繊維デバイスが可能になります

ドレクセルの研究者は、セルロース糸をMXeneと呼ばれる一種の導電性二次元材料のフレークでコーティングし、機能性生地を編むのに必要な導電性と耐久性をセルロース糸に吹き込む方法を開発した。

私たちが使い慣れた生地の特性を維持しながら、私たちが望むすべての機能を実行する機能性生地を生産することは簡単ではありません。

ドレクセル大学の 2 つの研究グループは、1 つは工業用機能性ファブリック製造技術の開発を主導し、もう 1 つは現在使用されている最も強力で最も導電性の高いスーパー材料の 1 つの研究と応用の先駆者であると考えています。解決策があります。

彼らは繊維の基本要素である糸を改良しました。 テキスタイルに特性、フィット感、感触を与える繊維に技術力を追加することで、チームは、着用性を制限することなく新しい機能を生地に編み込むことができることを示しました。

Advanced Functional Materials 誌に最近掲載された論文の中で、研究者らは次のように述べています。ユーリー・ゴゴツィ博士、著名な大学、ドレクセル工学部のバッハ教授、そしてジュヌヴィエーブ・ディオンウェストファルメディア芸術デザイン大学の教授であり、ドレクセルの機能性ファブリックセンターの所長でもある同氏は、標準的なセルロースベースの糸をMXeneと呼ばれる一種の導電性二次元材料でコーティングすることで、高導電性で耐久性のある糸を作成できることを示した。

「現在のウェアラブル製品は従来のバッテリーを利用していますが、これはかさばって使い心地が悪く、最終製品に設計上の制限を課す可能性があります」と彼らは書いています。 「したがって、加工して完全な布地に編むことができる、柔軟で電気化学的および電気機械的に活性な糸の開発は、繊維ベースのデバイスの拡張可能な生産のための新しく実用的な洞察を提供します。」

研究チームは、同社の導電性糸はより多くの導電性材料を繊維に詰め込み、標準的な工業用編み機で編んで最高の電気性能能力を備えた織物を生産できると報告した。 この能力と耐久性の組み合わせは、今日の他の機能性ファブリック分野とは一線を画しています。

テキスタイルをウェアラブル技術に変える試みのほとんどは、布地の質感や物理的挙動を変える硬い金属繊維を使用します。 銀ナノ粒子やグラフェン、その他の炭素材料を使用して導電性繊維を製造する他の試みは、環境上の懸念を引き起こし、性能要件を満たしていません。 また、繊維基材に十分な材料を塗布して導電性を高くすることに成功したコーティング方法では、糸や生地が通常の磨耗に耐えられないほど脆くなる傾向があります。

「私たちの分野における最大の課題のいくつかは、繊維製造プロセスに組み込まれ、洗濯にも耐えられるほど堅牢な革新的な機能性糸を大規模に開発することです」とディオン氏は述べた。 「私たちは、実験段階で新しい導電性糸の製造可能性を実証することが重要であると信じています。 高い導電性と電気化学的性能は重要ですが、テキスタイルの統合に適した機械的特性を備えた、シンプルで拡張性の高いプロセスで製造できる導電性糸も重要です。 普段着のように着用できる次世代デバイスの開発を成功させるには、すべてを考慮する必要があります。」

ディオンは、ファッションと工業デザインの背景を活用して、新しい技術能力を備えた生地を作成するための新しいプロセスを生み出すことで、ウェアラブル テクノロジーの分野の先駆者として活躍してきました。 彼女の功績は、ドレクセル氏とディオン氏を含む国防総省によって、国をこの分野でリーダーにするための米国先進機能生地の取り組みに認められました。

彼女は、二次元導電性材料の分野の第一人者であるゴゴツィ氏と協力して、編み物、着用、洗濯に耐える導電性糸を作るという課題に取り組みました。