Grafenbeläggningar för avancerade textilmaterial (avslutat)

Syfte och mål

Användningen av grafen i textilmaterial är ett koncept som har tagit fart inom akademisk forskning med starkt fokus på e-textilier. Ändå har detta inte resulterat i produkter på marknaden. I bästa fall har det förblivit attraktiva tekniska försök. En av anledningarna, förutom kostnaden, är bristen på kunskap om sättet att applicera grafen på textil på ett effektivt och kostnadseffektivt sätt, anpassat till behoven hos en modern industri som den svenska textilindustrin. Ett potentiellt sätt att lösa problemet är att titta på grafenbeläggningar för att införa ytegenskaper på textil, till exempel UV-beständighet eller avancerad kontrollerad fukttransport för att skapa alternativ till befintliga produkter.

Potential: Textilindustrin strävar ständigt efter nya ytbehandlingar eftersom det är ett generiskt sätt att kunna förbättra egenskaperna. Planen är att börja påvisa konceptet för high-end-produkter för att senare utnyttja kunskaperna generellt (i högvolymsprodukter).

Genomförande: Den vattenbaserade grafentextilbeläggningen kommer att formuleras för att appliceras med traditionella metoder, såsom impregnering, såväl som genom kommande teknik, som besprutning eller bläckstråletryck. Huvudutmaningen är att identifiera de mest lämpliga depositionsmetoderna för att uppnå de önskade egenskaperna.

Aktörer: Projektet kommer att utföras i samarbete mellan tre aktörer. FOV Fabrics är ledande inom högteknologiska textilier i Sverige och har expertis inom textilrelaterad teknik och inom vad som krävs för att kunna introducera grafenbaserade beläggningar i textilier i industriell skala. Chalmers Industriteknik har generell grafenkunskap och kommer att undersöka IP-frågor samt andra kommersiella- och spridningsaspekter. Applied Chemistry på Chalmers har kompetens inom formulering, och kommer att fokusera på våtformulering för deponering av grafen på textil genom användning av t.ex. bläckstråletryck.

Resultat

Projektet syftade till att undersöka den potentiella användningen av grafen i textilier. Vattenbaserad grafen-ytbeläggning på textil har formulerats för att appliceras med hjälp av traditionella sätt, såsom impregnering, samt genom mer hållbara tillvägagångssätt som sprayning.

Reduktionen av den grafenoxid som användes i formuleringen utfördes på flera sätt, inklusive termisk och kemisk reduktion. De behandlade textilierna testades för UV-resistans, jordresistans, ledningsförmåga, avancerad kontrollerad fukttransport eller brandskydd. Projektet hade en undersökande karaktär och de erhållna resultaten har gjort det möjligt för parterna att öka sin kunskap om denna teknik. De utvalda depositionsmetoderna har visat sig vara effektiva och kompatibla med nuvarande textilproduktionssätt. En av de viktigaste flaskhalsarna som identifierades var beläggningens vidhäftighet på textilen, när den testades för nötningsbeständighet. Ytterligare undersökningar måste genomföras i denna fråga.

Sammanfattningsvis har det här projektet också kunnat bestämma de kommande stegen i det framtida införandet av grafen i textilier, som inleds med att fastställa de mest intressanta egenskaperna som kan fås genom att introducera grafen som textilytbeläggning.

Abstract in English

Graphene Coatings for High-End textiles
The use of graphene in textiles is a concept that has gained momentum in academic research, with a strong focus on e-textile. But there is a lack of knowledge on the means to apply graphene to textiles in an efficient and cost effective manner, aligned with the needs of a modern textile industry.
A potential way to solve this problem is to look into graphene coatings to introduce surface properties to textile such as UV resistance or advanced controlled moisture transport to create outstanding alternatives to existing products. The textile industry is continuously striving for new surface treatments. By starting with the high-end sector we intend to demonstrate the concept for further generalization. FOV Fabrics will provide expertise on textile-related technology and on the requirements needed to introduce successfully graphene-based coatings in textile at an industrial scale. Chalmers Industriteknik will provide general know-how on graphene, investigate IP issues as well as other commercial and dissemination aspects. Applied Chemistry at Chalmers will support with expertise on formulation, with a strong focus on developing wet formulation for the deposition of graphene on textile using, e.g. ink-jet printing. The water-based graphene textile coating will be formulated in order to be applied by using traditional means, such as impregnation, as well as by spraying or ink-jet printing. The project will identify the most suitable deposition methods to reach the desired properties.

Results
This project has investigated the potential use of graphene in textile. Water-based graphene textile coating have been formulated in order to be applied using traditional means, such as impregnation, as well as by more sustainable approaches such as spraying. The reduction of the graphene oxide used in the formulation was conducted by several means, including thermal and chemical reduction. The treated textiles were tested for UV resistance, soil resistance, conductivity, advanced controlled moisture transport or fire retardancy. The project had an exploratory character and the results obtained have allowed the partners to increase their knowledge on this technology.
The deposition methods chosen have proven to be effective and compatible with the current textile production means. One of main the bottlenecks identified was the coating adherence on the textile, when tested for abrasion resistance. Further investigations must be conducted on this matter. In summary, this project has also allowed to determine the next steps in the future integration of graphene in textile, starting with the determination of the most interesting features that can be obtained through the introduction of graphene as textile coating.

Utlysning:
Samverkansprojekt för kommersiella tillämpningar med grafen – våren 2018

Projektpartners: FOV Fabrics, Chalmers tekniska högskola och Chalmers Industriteknik

Projektledare: FOV Fabrics AB

Projektform: Genomförbarhetsstudie

E-mail: bordes@chalmers.se

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: 15 maj - 15 okt. 2018

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: