未来の材料: グラフェンとテキスタイル

ますます多くのプロおよびアマチュアのスポーツ選手に選ばれるこのウェアは、興味深い熱特性と伝導特性を備えた、多用途で軽くて丈夫な素材を提供しています。 2020 年東京オリンピックの一部の選手は、快適さと軽量性を求めてグラフェン生地を着用しました。

グラフェンは優れた熱伝導体であるため、加熱された冬用衣類に最適です。 グラフェンは寒い気候では熱を保ち、暖かい環境では熱を排出します。 グラフェン繊維は防水性もあるため、ネオプレン ウェットスーツや水着の代替品として適しています。

繊維産業はグラフェンの特性を利用して、身体や周囲のデータに関する情報を検出、分析、送信できるウェアラブルエレクトロニクスを製造することもでき、医療、スポーツ、その他の分野で生活を変えるような応用が可能です。

ここでは、市場で入手可能な、または開発中のグラフェンを使用したテキスタイルの例をいくつか紹介します。

世界的なスポーツウェア ブランドのアンブロは、グラフェン フラッグシップ パートナーである Versarien の Graphene-Wear™ テクノロジーを 2023 年春夏コレクションのエリート プロ トレーニング キット シリーズに統合しました。 Graphene-Wear™ は、空気や水蒸気の透過性を損なうことなく、着用者が熱透過率の向上、水分管理の向上、乾燥速度の向上を体験できる新しい特性を備えています。

最近、Graphene Wear™ は独立した認証システム OEKO-TEX® によっても認証されました。 OEKO-TEX® エコパスポートの取得は、Graphene Wear™ が環境に配慮した繊維であり、関連する法的要件と繊維業界の基準を満たしており、人間の健康に害を及ぼさないことを意味します。

グラフェンのフラッグシップ関連メンバーである Grafren AB は、スウェーデンに本拠を置き、さまざまな繊維素材を使用したグラフェン コーティング方法をテストしています。 この方法では、布地内部に導電性コンポーネントを埋め込むためのバインダーや接着剤は使用しません。 グラフェンフレークを生地の深部に組み込む革新的な方法により、制御された導電率を備えた柔らかく柔軟な皮膚のような製品が生まれます。 グラフェンインクの調製と布地のコーティングに関する 2 つの特許を取得した同社は、グラフェンコーティングのための独自の装置を開発しており、現在、ロールツーロールモードで 2 メートルもの幅の布地を処理することができます。

同社は 3 つのグラフェン繊維製品を開発中です。商品化の準備ができている電気加熱可能な繊維 (G-Heatex)、超軽量迷彩服、デジタル ヘルスケア用の圧力監視生地です。

最近では、グラフレン社はそのアプローチをフラックス、ジュート、麻などの天然繊維に適用し、肯定的な結果を得ています。 「その効率性が証明されれば、これは『環境に優しい』複合材料の商品化において大きな変革をもたらす可能性があります」と Grafren の CEO、Erik Khranovskyy 氏は述べています。

グラフェンでコーティングされた麻生地 (クレジット: Grafren AB)。

グラフェン フラッグシップのフレキシブル エレクトロニクス ワーク パッケージの研究者たちは、グラフェンを豊富に含む導電性ポリエステル (ポリエチレン テレフタレート、PET) 糸を開発しています。 フィンランドの研究所 VTT は、ケンブリッジ大学 (英国) からグラフェンベースの層状材料を受け取り、それを PET と複合させます。 その後、この素材はドイツのトレビラ社によって紡績され、生地に織り込まれます。 技術経済的に成功すれば、この材料は新しいタイプの軽量導電糸となることが期待される。

グラフェンを豊富に含む生地は圧力センサーとして機能し、靴底に適用されました。 (クレジット: トレビラ)

この「未来の材料」シリーズの最初の部分で説明したように、グラフェンは金属の優れた代替品として際立っています。 この環境に優しく、強力で、容易に入手でき、導電性の高い材料は、特にウェアラブル技術の分野で、幅広い用途に革命を起こす準備ができています。 ウェアラブル技術の電子部品は現在、高価であり（銀や金など）、環境に優しく、酸化しやすい金属ベースのインクを使用して製造されています。 これらの金属をグラフェンに置き換えることは、これらの課題に対処し、多くの利点をもたらし、ウェアラブル技術の将来にとって理想的な選択肢となるでしょう。