پژوهشگران موفق شده‌اند الیافی از جنس اکسید گرافن را تولید کنند که علاوه بر استحکام و انعطاف‌پذیری مناسب، از ظرفیت خازنی بالایی نیز برخوردار باشد.

الیاف گرافن برای استفاده در منسوجات هوشمند آماده است.

نوع جدیدی از الیاف مستحکم و قابل انعطاف توسط پژوهشگرانی در استرالیا و ایرلند ساخته شده است. این الیاف که از جنس اکسید گرافن هستند، بالاترین ظرفیت خازنی را در بین فیبرهای مبتنی بر گرافن دارند. پژوهشگران معتقدند که این دستاورد جدید می‌تواند در تولید منسوجات هوشمند کاربرد داشته باشد.

گرافن ورقه‌ای کربنی با ساختار لانه‌زنبوری و اکسید گرافن ورقی کربنی با ضخامت یک اتم کربن است که با گروه‌هایی از هیدروکسیل پوشش داده می‌شود.

درحالی که تولید منسوجات هوشمند هنوز در مراحل ابتدایی خود به سر می‌برد، آن‌ها می‌توانند کاربردهای گسترده‌ای در صنعت داشته باشند، از ساخت لباس‌های هوشمند برای کنترل مواد شیمیایی خطرناک گرفته تا مبلمانی که نسبت به تغییر نور محیط یا دما عکس‌العمل نشان می‌دهند.

الیاف و فیبرهایی که در این نوع منسوجات بکار می‌روند، باید علاوه بر استحکام، انعطاف و سبک‌وزنی، ویژگی‌های الکترونیکی مناسبی را نیز دارا باشند. مواد با ظرفیت‌های خازنیِ بزرگ برای انجام این کار مناسب هستند زیرا می‌توانند ابرخازن‌هایی را ایجاد کنند که انرژی الکتریکی را درون منسوجات ذخیره کند. اگرچه پژوهشگران با توسعه‌ی الیافی از جنس نانولوله‌های کربنی و گرافن در این زمینه پیشرفت‌های قابل توجهی داشته‌اند، اما این فیبرها همچنان ایده‌آل نیستند. به طور خاص، بهترین مقدار ظرفیت خازنی گزارش شده تا به امروز 265 F/g است که کمتر از نصف مقدار بیشینه‌ از نظر تئوری برای این نوع مواد است.

ظرفیت‌های الکتروشیمیایی بی‌نظیر

اکنون گوردون والس (Gordon Wallace) از دانشگاه ولونگونگ (University of Wollongong) استرالیا و همکارانش الیاف و فیبرهایی از جنس اکسید گرافن و نوع کاهش یافته‌ی آن را ساخته‌اند که در عمل نه‌ تنها بسیار انعطاف‌پذیر و سبک‌وزن هستند، بلکه ظرفیت‌های الکتروشیمیایی بسیار بالایی نظیر 410 F/g را نیز شامل می‌شوند.

سید حامد ابوطالبی، یکی از اعضای این گروه، مدعی است: «این ساختار اولین بار است که در مورد اکسید گرافن بکار رفته است». آن‌ها روش جدیدی از تکنیک ترریسی (wet-spinning technique) را بکار بسته‌اند که به آن‌ها اجازه می‌دهد طول‌های نامحدودی از الیاف گرافنِ بسیار متخلخل، در عین حال چگال و از نظر مکانیکی انعطاف‌پذیر و مستحکم را تولید کنند.

این الیاف مدول یانگی بیشتر از 29 GPa دارند که استحکام آن‌ها را به فیبرهای طبیعیِ ساخته شده از کنف می‌رساند. آن‌ها همچنین رسانش الکتریی بالایی در حدود 2500 S/m و سطح بسیار بزرگی دارند؛ حدود 2600 m²/g برای اکسید گرافن و 2210 m²/g برای اکسید گرافن کاهش یافته. در یک پیکربندی دو الکترودی، ظرفیت خازنی به میزان 410 F/g در ازای هر الکترودِ اکسید گرافن قابل حصول است و این ظرفیت بالا به دلیل وجود یون‌هایی است که می‌توانند نسبتاً سریع و بدون مقاومت درون فیبر حرکت کنند.

این پژوهش در ACS Nano شرح داده شده ‌است.

منبع: Graphene oxide could make textiles smarter