Materiali del futuro: grafene e tessuti

Scelto da sempre più sportivi professionisti e amatoriali, questo abbigliamento offre materiali versatili, leggeri e resistenti con interessanti proprietà termiche e di conducibilità. Alcuni atleti olimpici a Tokyo 2020 hanno indossato tessuti in grafene per le loro proprietà di comfort e leggerezza.

Il grafene è un ottimo conduttore termico, ideale quindi per i capi invernali riscaldati. Il grafene preserva il calore quando fa freddo ed espelle il calore in un ambiente caldo. Le fibre di grafene sono anche impermeabili, quindi alternative adatte per le mute in neoprene e per i costumi da bagno.

L'industria tessile può anche sfruttare le proprietà del grafene per produrre dispositivi elettronici indossabili, in grado di rilevare, analizzare e trasmettere informazioni sul corpo e dati ambientali e possono avere applicazioni che cambiano la vita in medicina, sport e altri campi.

Ecco alcuni esempi di tessuti con grafene disponibili sul mercato o in fase di sviluppo.

Il marchio globale di abbigliamento sportivo Umbro ha integrato la tecnologia Graphene-Wear™ del Graphene Flagship Partner Versarien nella gamma Elite Pro-Training Kit della sua collezione primavera/estate 2023. Graphene-Wear™ presenta nuove proprietà che consentiranno a chi lo indossa di sperimentare una migliore trasmittanza termica, una maggiore gestione dell'umidità e una migliore velocità di asciugatura, senza compromettere la permeabilità all'aria o al vapore acqueo.

Recentemente Graphene Wear™ è stato certificato anche dal sistema di certificazione indipendente OEKO-TEX®. Ottenere l'OEKO-TEX® Eco Passport significa che Graphene Wear™ è un tessuto ecologicamente responsabile, soddisfa i requisiti di legge pertinenti e gli standard dell'industria tessile e non danneggia la salute umana.

Grafren AB, membro associato di Graphene Flagship, con sede in Svezia, sta testando il proprio metodo di rivestimento in grafene con diversi materiali tessili. Il metodo non utilizza leganti né colla per incorporare i componenti conduttivi all'interno del tessuto. Il modo innovativo di incorporare scaglie di grafene nella profondità del tessuto crea un prodotto morbido e flessibile simile alla pelle con conduttività elettrica controllata. Concessi due brevetti sulla preparazione dell'inchiostro al grafene e sul rivestimento del tessuto, l'azienda ha sviluppato una propria attrezzatura unica per il rivestimento di grafene e attualmente può trattare tessuti larghi fino a due metri, in modalità roll-to-roll.

L’azienda ha in cantiere tre prodotti tessili in grafene: tessuti riscaldabili elettricamente (G-Heatex) pronti per la commercializzazione, indumenti mimetici ultraleggeri e tessuti per il monitoraggio della pressione per l’assistenza sanitaria digitale.

Più recentemente, Grafren ha applicato il proprio approccio alle fibre tessili naturali, come il fondente, la iuta e la canapa, ottenendo risultati positivi. "Una volta dimostrata la sua efficienza, questo può rappresentare un punto di svolta nella commercializzazione dei compositi 'verdi'", afferma Erik Khranovskyy, CEO di Grafren.

Tessuto di canapa rivestito di grafene (credito: Grafren AB).

I ricercatori del pacchetto di lavoro sull'elettronica flessibile della Graphene Flagship stanno sviluppando filati di poliestere conduttivo (polietilene tereftalato, PET) arricchiti con grafene. L'istituto finlandese VTT riceve materiali stratificati a base di grafene dall'Università di Cambridge (Regno Unito) e li combina con PET. Successivamente il materiale viene filato e tessuto in tessuto dall'azienda tedesca Trevira. Se avrà successo dal punto di vista tecnico-economico, questo materiale dovrebbe diventare un nuovo tipo di filato conduttivo leggero.

Il tessuto arricchito con grafene funziona come un sensore di pressione ed è stato applicato alle suole delle scarpe. (Credito: Trevira)

Come discusso nella prima parte di questa serie “Materiali del futuro”, il grafene si distingue come un’ottima alternativa ai metalli. Questo materiale rispettoso dell’ambiente, resistente, facilmente disponibile e altamente conduttivo è pronto a rivoluzionare un’ampia gamma di applicazioni, in particolare nel campo delle tecnologie indossabili. I componenti elettronici delle tecnologie indossabili sono attualmente prodotti con inchiostri a base metallica che possono essere costosi (ad esempio, argento e oro), dannosi per l'ambiente e sensibili all'ossidazione. La sostituzione di questi metalli con il grafene risolverebbe queste sfide e offrirebbe numerosi vantaggi, rendendolo la scelta ideale per il futuro delle tecnologie indossabili.