셀룰로오스 실로 만든 전자섬유의 큰 잠재력

Apr 02, 2023

전자 섬유는 다양한 분야, 특히 의료 분야에서 혁신적인 새로운 기회를 제공합니다. 하지만 지속 가능하려면 재생 가능한 재료로 만들어져야 합니다. 스웨덴 찰머스 공과대학(Chalmers University of Technology)이 이끄는 연구팀은 이제 전자 섬유에 대한 매력적이고 실용적인 가능성을 제공하는 전도성 셀룰로오스로 만든 실을 제시합니다.

"소형, 웨어러블, 전자 장치는 우리 일상 생활에서 점점 더 흔해지고 있습니다. 그러나 현재 이러한 장치는 희귀하거나 경우에 따라 독성이 있는 재료에 의존하는 경우가 많습니다. 또한 전자 폐기물이 점차 산더미처럼 쌓여가고 있습니다. 전자 섬유에 사용하기 위한 유기, 재생 가능 재료가 실제로 필요합니다."라고 Chalmers 공과 대학 및 Wallenberg 목재 과학 센터의 화학 및 화학 공학과 박사 과정 학생이자 과학 논문의 주요 저자인 Sozan Darabi는 말합니다. 최근 ASC Applied Materials & Interfaces에 게재된 기사입니다.

같은 그룹의 연구원인 Anja Lund와 함께 Sozan Darabi는 수년 동안 전자 섬유용 전기 전도성 섬유를 연구해 왔습니다. 이전에는 실크에 초점이 맞춰져 있었지만 이제는 셀룰로오스를 사용하여 더 많은 발견이 이루어졌습니다.

이제 연구진이 발표한 결과셀룰로오스 실이 전자 섬유 소재로서 어떻게 큰 잠재력을 제공하고 다양한 방식으로 사용될 수 있는지 보여줍니다.

연구진은 전기 전도성 셀룰로오스 원사를 가정용 일반 재봉틀을 사용해 직물에 재봉하는 방식으로, 사람의 체온 등 한쪽 면을 가열하면 소량의 전기가 생산되는 열전섬유를 만드는 데 성공했다. 섭씨 37도의 온도차에서 섬유는 약 0.2 마이크로와트의 전기를 생산할 수 있습니다.

"이 셀룰로오스 실은 무독성, 재생 가능한 천연 소재로 만들어진 전자 스마트 기능이 내장된 의류로 이어질 수 있습니다."라고 Darabi는 말합니다.

셀룰로오스 실의 생산 공정은 핀란드 Aalto 대학의 공동 저자에 의해 개발되었습니다. 후속 공정에서 Chalmers 연구진은 전기 전도성 고분자 재료로 염색하여 실을 전도성으로 만들었습니다. 연구원들의 측정에 따르면 염색 공정은 셀룰로오스 실에 기록적인 높은 전도성을 제공하며, 이는 은 나노와이어를 추가하면 더욱 증가할 수 있습니다. 테스트에서는 여러 번 세탁한 후에도 전도성이 유지되었습니다.

전자 섬유는 여러 가지 방법으로 우리의 삶을 개선할 수 있습니다. 중요한 영역 중 하나는 의료입니다. 다양한 건강 지표를 규제, 모니터링, 측정하는 등의 기능이 큰 도움이 될 수 있습니다.

지속 가능한 원자재로의 전환이 중요한 문제인 광범위한 섬유 산업에서 천연 소재와 섬유는 합성 소재를 대체하는 점점 더 일반적인 선택이 되었습니다. 전기 전도성 셀룰로오스 실은 여기서도 중요한 역할을 할 수 있다고 연구원들은 말합니다.

"셀룰로오스는 지속 가능하게 추출하고 재활용할 수 있는 환상적인 소재이며, 앞으로도 점점 더 많이 사용될 것입니다. 그리고 제품이 균일한 소재로 만들어지거나 가능한 한 적은 소재로 만들어지면 재활용 과정이 훨씬 더 쉬워지고 이는 셀룰로오스 실이 e-텍스타일 개발에 매우 ​​유망하다는 또 다른 관점입니다."라고 찰머스 공과대학 화학 및 화학공학과 교수이자 연구 리더인 크리스티안 뮐러(Christian Müller)는 말했습니다.

Chalmers 연구팀의 이 작업은 스웨덴, 핀란드 및 한국의 동료들과 협력하여 국립 연구 센터인 Wallenberg Wood Science Center 내에서 수행되었습니다.

Sozan Darabi와 Christian Müller는 이 연구가 단순한 최신 과학 출판물 이상의 결과를 가져왔다고 믿습니다. Sozan Darabi는 학생에서 전기 전도성 섬유 재료 분야의 최고 전문가로 성장했습니다. Müller는 이를 매우 보람 있고 연구팀에게 큰 강점으로 여깁니다.