Quel nuovo filato?! — Con MXene sono possibili dispositivi tessili indossabili e lavabili

I ricercatori Drexel hanno sviluppato un modo per rivestire il filato di cellulosa con scaglie di un tipo di materiale conduttivo bidimensionale, chiamato MXene, per conferirgli la conduttività e la durata necessarie per essere lavorato in tessuti funzionali.

Produrre tessuti funzionali che svolgano tutte le funzioni che desideriamo, pur mantenendo le caratteristiche del tessuto a cui siamo abituati, non è un compito facile.

Due gruppi di ricercatori della Drexel University - uno, che sta guidando lo sviluppo di tecniche di produzione di tessuti funzionali industriali, e l'altro, un pioniere nello studio e nell'applicazione di uno dei super materiali più resistenti ed elettricamente conduttivi in ​​uso oggi - credono di avere una soluzione.

Hanno migliorato un elemento base del tessile: il filato. Aggiungendo capacità tecniche alle fibre che conferiscono ai tessuti carattere, vestibilità e sensazione al tatto, il team ha dimostrato di poter inserire nuove funzionalità nei tessuti senza limitarne la vestibilità.

In un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Advanced Functional Materials, i ricercatori, guidati daYury Gogotsi, dottore di ricerca, Illustre università e professore di Bach al Drexel's College of Engineering, eGenevieve Dion, professore al Westphal College of Media Arts & Design e direttore del Drexel's Center for Functional Fabrics, ha dimostrato di poter creare un filato altamente conduttivo e durevole rivestendo filati standard a base di cellulosa con un tipo di materiale bidimensionale conduttivo chiamato MXene.

"Gli attuali dispositivi indossabili utilizzano batterie convenzionali, che sono ingombranti e scomode, e possono imporre limitazioni di progettazione al prodotto finale", scrivono. “Pertanto, lo sviluppo di filati flessibili, elettrochimicamente ed elettromeccanicamente attivi, che possono essere ingegnerizzati e lavorati a maglia in tessuti interi, fornisce nuove e pratiche intuizioni per la produzione scalabile di dispositivi a base tessile”.

Il team ha riferito che il suo filato conduttivo racchiude più materiale conduttivo nelle fibre e può essere lavorato a maglia con una macchina per maglieria industriale standard per produrre un tessuto con capacità di prestazioni elettriche di prim'ordine. Questa combinazione di abilità e durata si distingue oggi dal resto del campo dei tessuti funzionali.

La maggior parte dei tentativi di trasformare i tessuti in tecnologia indossabile utilizzano fibre metalliche rigide che alterano la struttura e il comportamento fisico del tessuto. Altri tentativi di realizzare tessuti conduttivi utilizzando nanoparticelle d’argento, grafene e altri materiali di carbonio sollevano preoccupazioni ambientali e non soddisfano i requisiti prestazionali. Inoltre, i metodi di rivestimento che riescono ad applicare con successo materiale sufficiente a un substrato tessile per renderlo altamente conduttivo tendono anche a rendere i filati e i tessuti troppo fragili per resistere alla normale usura.

"Alcune delle sfide più grandi nel nostro campo sono lo sviluppo di filati funzionali innovativi su larga scala che siano sufficientemente robusti da essere integrati nel processo di produzione tessile e resistere ai lavaggi", ha affermato Dion. "Crediamo che dimostrare la producibilità di qualsiasi nuovo filato conduttivo durante le fasi sperimentali sia fondamentale. L'elevata conduttività elettrica e le prestazioni elettrochimiche sono importanti, ma lo sono anche i filati conduttivi che possono essere prodotti mediante un processo semplice e scalabile con proprietà meccaniche adeguate per l'integrazione tessile. Tutto deve essere preso in considerazione per lo sviluppo di successo dei dispositivi di prossima generazione che possono essere indossati come indumenti di tutti i giorni."

Dion è stata una pioniera nel campo della tecnologia indossabile, attingendo al suo background nella moda e nel design industriale per produrre nuovi processi per la creazione di tessuti con nuove capacità tecnologiche. Il suo lavoro è stato riconosciuto dal Dipartimento della Difesa, che includeva Drexel e Dion, nel suo sforzo di Advanced Functional Fabrics of America per rendere il paese un leader nel campo.

Ha collaborato con Gogotsi, che è uno dei principali ricercatori nel campo dei materiali conduttivi bidimensionali, per affrontare la sfida di creare un filato conduttivo che resistesse al lavoro a maglia, all'uso e al lavaggio.