نقش گرافن در صنعت نساجی

گرافن (Graphene) یک ماده شگفت انگیز جدید محسوب می شود که علاوه بر داشتن خاصیت هدایت حرارتی و الکتریکی بسیار عالی و سبک بودن؛ محکم ترین، نازک ترین و یکی از انعطاف پذیرترین مواد مورد استفاده در صنعت نساجی است. از این ماده برای تولید نسل بعدی لباس های ورزشی استفاده می شود. به دلیل اهمیت آن، در این مطلب قصد داریم تا به نحوه استفاده از گرافن در راستای ارتقای پارچه ها در صنعت نساجی بپردازیم.

گرافن از کربن مشتق شده و به صورت قطعه قطعه بریده می شود. این قطعه ها از یک تار موی انسان نازک ترند و با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند. گرافن که از یک لایه اتم کربن تشکیل می شود، 200 برابر محکم تر از فولاد است؛ در ضمن غیر سمی و ضد آلرژی بوده، و حساسیت بسیار کمی دارد. این خصوصیات گرافن را به ماده ای به شدت متنوع تبدیل نموده که به خصوص در صنایع نساجی ورزشی از اهمیت خاصی برخوردار است.

گرافن و لباس هوشمند

شرکت های تولید کننده لباس های ورزشی در حال همکاری با عرضه کنندگان گرافن برای ساخت پارچه های تقویت شده با گرافن هستند. این پارچه ها را می توان به لباس ها و اقلامی تبدیل کرد که راحتی و چابکی بالایی را برای فرد به ارمغان می آورند. از این رو استفاده از گرافن در تولید لباس های ورزشی می تواند به صورت قابل توجهی باعث بهبود عملکرد ورزشی و رقابتی ورزشکاران شود.

در عین حال تولید کنندگان این ماده نوعی جوهر گرافن تولید کرده اند که می توان آن را در لباس ها ادغام کرد. از این جوهر گرافن ابتکاری در ساخت لباس های ورزشی هوشمندی استفاده می شود که به کاربران این امکان را می دهند تا عملکرد و علائم حیاتی بدن خود مانند ضربان قلب و حرکات بهینه خود را کنترل کنند. علاوه بر این پیشرفت هایی در زمینه ارتقای کامپوزیت های الیاف کربن با گرافن صورت گرفته که به عنوان مثال می توان از آنها برای ساخت تجهیزات ورزشی مانند لباس های اسکی استفاده کرد.

خصوصیات حرارتی گرافن، انقلابی در صنایع حوزه ورزش و نساجی ورزشی به وجود آورده است. این ماده به عنوان یک فیلتر بین پوست و محیط عمل می کند؛ در ضمن گرمای بدن را در هوای گرم تر دفع کرده و باعث حفظ و توزیع این حرارت در مناطق سردتر می شود. پارچه های تقویت شده با گرافن این توانایی را دارند که به صورت طبیعی دمای بدن فرد را تنظیم کنند و در عین حال بسیار قابل تنفس و راحت هستند.

پشتیبانی عالی گرافن

در حال حاضر چندین شرکت نساجی در سراسر جهان از گرافن و فناوری ارائه شده توسط یک تولید کننده گرافن برای ساخت لباس های ورزشی استفاده می کنند. لباس های تولید شده توسط آنها از طریق یک مدار، گرما را از قسمت های گرم بدن گرفته و آن را در قسمت های سردتر توزیع می کنند. با این کار جسم امکان پیدا می کند تا از انرژی بدن (که معمولاً برای تنظیم درجه حرارت بدن لازم است) برای بهبود عملکرد ورزشی فرد استفاده کند. علاوه بر این، تولید کنندگان گرافن به ساخت پارچه های فوق العاده نازک و سبکی کمک کرده اند که به همان اندازه راحت و کارآمد هستند. این مواد پتانسیل این را دارند تا عملکرد ماهیچه ها و حتی وضعیت بدن را در حین تمرینات منظم ورزشی یا جلسات تمرینی کنترل کنند؛ از این رو می توانند به کاهش احتمال آسیب دیدگی بدن فرد کمک نمایند.

ویژگی های پیشرفته گرافن

برخی از بهترین تامین کنندگان گرافن در حال تولید نوعی از الیاف منسوج هستند که گرافن را با پلیمرها در دمای اتاق ترکیب می کنند. این فرآیند در نهایت باعث ارتقای خصوصیات ضد باکتری و آنتی استاتیکی منسوجات ساخته شده با این الیاف شده، و در عین حال خصوصیات حرارتی آنها را نیز ارتقا می دهد. در حال حاضر شرکت های تولید کننده لباس در سراسر جهان از این الیاف پیشرفته گرافن برای ساخت انواع پوشاک، لباس های ورزشی و لباس های زیر استفاده می کنند. جوهر گرافن جایگزینی عالی برای سنسورهای فلزی است که در حال حاضر در لباس ها و سایر محصولاتی که پوست فرد را لمس می کنند، ادغام می شوند. این جوهرها به دلیل خاصیت ضد حساسیتشان با وجود اینکه مستقیماً با بدن فرد در تماس هستند؛ اما هیچگونه حساسیتی ایجاد نمی کنند.

گرافن و منسوجات الکترونیکی

گرافن (Graphene)، محکم ترین، نازک ترین و سبک ترین ماده شناخته شده در جهان است. این ماده با ضخامت بسیار کم (در حدود یک اتم)، هدایت الکتریکی و حرارتی بی نظیر، و استحکام بیشتر از فولاد؛ توجه دانشمندان و محققان را در سراسر جهان به خود جلب کرده و همگی در جستجوی راه هایی برای ادغام این ماده شگفت انگیز در منسوجات قرن بیست و یکم هستند. برای اینکه بتوانیم به پتانسیل های فراوان استفاده از گرافن در صنعت مد بپردازیم؛ باید در ابتدا به تفاوت های بین پوشیدنی ها، لباس های هوشمند و منسوجات الکترونیکی توجه کنیم.

پوشیدنی ها و لباس های هوشمند، دستگاه های فیزیکی سنسورداری هستند که به اشخاص یا دستگاه های دیگری مانند تلفن های هوشمند، بازخورد ارائه می دهند. این دستگاه ها ممکن است وسایل مجزایی مانند ساعت های مچی، هدفون ها و عینک ها باشند و یا ممکن است مدارهای الکترونیکی ظریف یا حسگرهایی باشند که در ساختار لباس ها ادغام شده اند. با وجود اینکه فناوری لباس های هوشمند و پوشیدنی بسیار پیچیده بوده و روز به روز نیز در حال ارتقا می باشد؛ اما هنوز نمی توان به درستی به اجزای سخت یا نیمه سختی که بر روی منسوجات تعبیه شده اند اعتماد کرد. بسیاری از آنها پوست را تحریک می کنند، قابلیت شستشو ندارند و یا اینکه پوشیدن شان راحت نیست. به علاوه تولید منسوجاتی که شامل این نوع دستگاه ها هستند، هزینه بر است و در ضمن زیست تخریب پذیر هم نیستند.

با این حال منسوجات الکترونیکی (E-textiles) به دستگاه های هوشمند مجزا و جداگانه نیاز ندارند؛ در واقع در این نوع منسوجات، فناوری های هوشمند در درون خود پارچه ها ادغام شده و بازخورد در درون پارچه و بدون نیاز به هیچ وسیله هوشمند اضافی دریافت می گردد. گرمکن ها، چراغ ها، سنسورها و سایر وسایل الکترونیکی روی سطح پارچه چاپ شده و یا در الیاف ادغام می شوند. در نتیجه این لباس ها از نظر الکترونیکی کاملاً پاسخگو هستند. منسوجات الکترونیکی انعطاف پذیر و کشسان بوده، و قابلیت تنفس بالایی دارند. در حقیقت شگرد اصلی در ساخت منسوجات الکترونیکی، یافتن مواد و روش هایی است که عملکرد بالایی داشته و در عین حال تجدیدپذیر و ارزان باشند.

گرافن و آینده مد

گرافن راهکار منسوجات الکترونیک محسوب می شود و قادر است بر تمام اشکالات فن آورانه لباس های هوشمند فعلی غلبه کند. در حقیقت مسابقه برای یافتن راهکارهایی برای ادغام یکپارچه گرافن در انواع منسوجات آغاز شده است. کافی است به احتمالات هیجان انگیز زیر نگاهی بیاندازید تا به حقیقت ماجرا پی ببرید:

• کت ها و سایر وسایل گرمایشی که با گرافن رسانای حرارتی ساخته می شوند؛ حتی در هنگام فعالیت های شدید بدنی نیز دمای بدن کاربر را در سطح مناسبی حفظ می کنند.
• الیاف عمل آوری شده با روکش اکسیدهای گرافن به NO₂ موجود در گاز متان حساس هستند. در نتیجه لباس های ساخته شده از طریق این الیاف می توانند به عنوان سنسور گاز عمل کرده و آتش نشانان را از وضعیت هوای اطراف خود آگاه نمایند.
• الیافی که به طور مشابه عمل آوری شده اند، می توانند تغییرات به وجود آمده در مقاومت الکتریکی پارچه ها را در هنگام حرکت فرد به دقت رصد کنند. در حقیقت اجزای ساده پارچه این لباس ها قادرند تا به راحتی تمام جزئیات حرکتی فرد را ثبت نمایند. در نتیجه تمام جزئیات حرکت فرد مثل خم شدن، کشش، آزاد سازی و دولا شدن بدن به صورت دقیق ثبت می شوند. این جزئیات می توانند به حرکت چرخشی گلف بازها، طرز دویدن دونده ها و حرکت دست و پای شناگرها کمک کنند.
• لباس های تلفیقی با گرافن می توانند براساس تنفس فرد و درجه حرارت بدن او، تغییر رنگ داده و یا حتی خود را تمیز کنند.
• با استفاده از انرژی محیطی جذب شده به لباس های حاوی گرافن، می توان تلفن همراه را در جیب لباست شارژ کرد.
• گرافن به شدت نسبت به باکتری ها سمی است. از این رو پرسنل پزشکی که از لباس های عمل آوری شده با گرافن استفاده می کنند؛ می توانند با کمک لباس های خود از شیوع باکتری های مضر به بیماران جلوگیری نمایند.
• سنسورهای گرافن لباس ها می توانند ضربان قلب، فشار خون، نرخ تنفس و برخی دیگر از علائم زیستی بدن افراد را اندازه گیری کنند.

واقعاً تصور کردن تمام چیزهای شگفت انگیزی که منسوجات الکترونیکی گرافن برای ما امکان پذیر می کنند؛ غیرممکن است. جالب تر از همه، منسوجات گرافن علاوه بر اینکه می توانند تمام این کارها و کارهای دیگر را انجام دهند؛ همچنان ضد باکتری، تنفس پذیر، مقاوم در برابر بو و ضد حساسیت بوده، و کاملاً تجدیدپذیر هستند.