Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Graphene Cambridge (CGC) thuộc Trường Đại học Cambridge đã cộng tác với các nhà khoa học tại Trường Đại học Giang Nam, Trung Quốc để đưa ra phương pháp lắng đọng mực graphene trên vải cotton và cho ra đời vải graphene dẫn điện.

Vải cotton được sử dụng phổ biến trong quần áo và ngành dệt may vì nó thoáng khí, tạo cảm giác thoải mái khi mặc và bền lâu. Các tính chất này làm cho vải cotton trở thành sự lựa chọn tuyệt vời cho các thiết bị điện tử bằng vải. Một quy trình mới do TS. Felice Torrisi tại CGC và nhóm nghiên cứu phát triển, có chi phí thấp, bền vững và thân thiện với môi trường để sản xuất vải cotton dẫn điện bằng cách ngâm tẩm vải bằng mực graphene dẫn điện.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra loại mực gồm các lớp graphene biến đổi hóa học, bám dính vào sợi cotton chắc hơn graphene chưa được biến đổi. Việc xử lý nhiệt sau khi lắng đọng mực trên vải, đã cải thiện tính dẫn điện của graphene biến đổi. Ngoài ra, độ bám dính của graphene vào sợi cotton tương tự như cách cotton giữ thuốc nhuộm và cho phép vải vẫn dẫn điện sau nhiều lần giặt.

Dù nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã chế tạo được cảm biến mang theo người, nhưng hầu hết công nghệ này hiện nay phải phụ thuộc vào linh kiện điện tử cứng gắn trên vật liệu mềm như màng nhựa hoặc vải dệt. Các cảm biến này cung cấp khả năng tương thích với da ở mức hạn chế và trong nhiều trường hợp, còn bị hỏng khi được làm sạch và không thoải mái khi mang theo người vì chúng không thông thoáng.

"Các loại mực dẫn điện khác được làm từ kim loại quý như bạc, có chi phí sản xuất rất cao và không bền vững, trái lại graphene vừa có giá rẻ, thân thiện với môi trường và tương thích hóa học với cotton", TS. Torrisi giải thích.

Nghiên cứu mở ra một số cơ hội thương mại cho mực graphene từ công nghệ y tế đặc biệt, quần áo thể thao hiệu suất cao, quân phục, công nghệ /máy tính mang theo người và thời trang.

"Việc biến đổi sợi cotton thành các linh kiện điện tử chức năng, có thể mở ra rất nhiều ứng dụng hoàn toàn mới từ chăm sức khỏe đến Internet kết nối vạn vật. Nhờ có công nghệ nano, những bộ quần áo trong tương lai sẽ kết hợp các thiết bị điện tử từ vải graphene và có khả năng tương tác".

Graphene là cacbon ở dạng màng có độ dày cỡ đơn nguyên tử và có tính dẫn điện cao. Nghiên cứu dựa vào sự phân tán của các tấm graphene nhỏ, mỗi tấm dày chưa đến 1 nanomet. Từng tấm graphene ở trạng thái treo, đã được biến đổi về mặt hóa học để liên kết tốt với sợi cotton trong quá trình in và lắng đọng mực trên vải, dẫn đến sự hình thành của một mạng lưới các tấm graphene dẫn điện mỏng và đồng nhất. Mạng lưới này cho thấy độ nhạy cao với ứng suất là do chuyển động gây ra. Vải cotton thông minh phủ graphene đơn giản được dùng làm cảm biến ứng suất mang theo người đã được chứng minh có thể phát hiện 500 vòng chuyển động, thậm chí sau hơn 10 chu kỳ làm sạch trong máy giặt bình thường.

Việc sử dụng mực in graphene và các vật liệu 2D khác (GRMs) để chế tạo linh điện và thiết bị điện tử gắn vào vải và sản phẩm dệt may, là cốt lõi của những tiến bộ kỹ thuật mới trong ngành công nghiệp dệt may thông minh. Graphene và GRM đang làm thay đổi cảnh quan khoa học và công nghệ với các tính chất vật lý hấp dẫn cho thiết bị điện tử, quang tử học, cảm biến, xúc tác và lưu trữ năng lượng. Độ dày nguyên tử, tính chất dẫn điện và tính chất cơ học tuyệt vời của graphene là những ưu điểm cho phép lắng đọng các màng mỏng, dẻo và dẫn điện trên bề mặt và cả trên vải bằng phương pháp mới. Các yếu tố này kết hợp với khả năng tương thích môi trường và độ bám dính mạnh của graphene với vải cotton, khiến cho cảm biến ứng suất graphene - cotton trở nên lý tưởng cho các ứng dụng mang theo người.