劍橋大學(xué)研究人員開發(fā)出了可直接嵌入織物的可穿戴電子元件。該設(shè)備可用于柔性電路、醫(yī)療監(jiān)控、能量轉(zhuǎn)換和其他應(yīng)用。劍橋大學(xué)研究人員與中國江南大學(xué)的同事合作，展示了石墨烯(一種二維形式的碳)和其他相關(guān)材料如何能直接融入織物中，生產(chǎn)電容器等電荷存儲元件，從而為基于紡織品的可清洗、靈活、佩戴舒適的電源鋪平了道路。這項發(fā)表在《納米尺度》上的研究表明，石墨烯墨水可以用于紡織品中儲存電荷，并在需要時釋放電荷。

新型紡織電子設(shè)備以低成本、可持續(xù)、可伸縮的滌綸織物染色為基礎(chǔ)。油墨采用標(biāo)準(zhǔn)溶液處理技術(shù)生產(chǎn)。在該團(tuán)隊之前研究基礎(chǔ)上，研究人員設(shè)計了一種油墨，這種油墨可以通過簡單的染色過程直接涂在聚酯織物上。該工藝的通用性允許各種類型的電子元件被納入織物。大多數(shù)其他可穿戴電子產(chǎn)品依賴于安裝在塑料或紡織品上的剛性電子元件。在許多情況下，它們與皮膚的兼容性有限，在清洗時受損，戴起來不舒服，因為它們不能呼吸。

劍橋石墨烯中心FeliceTorrisi博士是該論文的通訊作者說：其他將電子元件直接融入紡織品的技術(shù)生產(chǎn)成本高昂，而且通常需要有毒溶劑，這使得它們不適合穿，“我們的油墨便宜、安全、環(huán)保，只要把二維材料制成的不同布料疊加在布料上，就可以組合成電子電路。研究人員將單個石墨烯薄片懸浮在低沸點(diǎn)溶劑中，這種溶劑在沉積到織物上后很容易去除，從而形成由多個石墨烯薄片組成薄而均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

隨后幾層石墨烯和六方氮化硼(h-BN)織物的疊加創(chuàng)造了一個活躍區(qū)域，使電荷存儲成為可能。這種織物上的“電池”是可彎曲的，可以承受普通洗衣機(jī)的洗滌周期。研究報告的合著者、中國江南大學(xué)王朝霞教授說：用簡單的顏料染紡織品已經(jīng)有幾百年的歷史了，但我們的研究結(jié)果首次證明，基于石墨烯和相關(guān)材料油墨可以用來生產(chǎn)儲存和釋放能量的紡織品，流程是可擴(kuò)展的，在復(fù)雜性和性能方面，可穿戴電子設(shè)備的技術(shù)發(fā)展沒有根本障礙。

劍橋大學(xué)研究人員的工作為基于二維材料的墨水打開了許多商業(yè)機(jī)會，從個人健康和福祉技術(shù)，到可穿戴能源和數(shù)據(jù)存儲、特種服裝、可穿戴計算和時尚。將紡織品轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苄詢δ茉?，可以開啟一套全新的應(yīng)用，從身體能量收集和存儲，到物聯(lián)網(wǎng)。未來，我們的衣服可以將這些基于紡織品的充電儲能元件和可穿戴紡織設(shè)備結(jié)合起來。