الیاف و نخ گرافن

گرافن چیست؟

گرافن (Graphene) ماده ای دوبعدی متشکل از یک لایه منفرد از اتم‌های کربن است. آرایش اتم های کربن به‌صورت شبکه شش‌ضلعی (لانه‌زنبوری) می باشد. ویژگی فوق العاده این ماده توجه زیادی را در صنعت نساجی به خود جلب کرده است. این ویژگی‌ها گرافن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای ارتقاء عملکرد منسوجات تبدیل کرده‌اند.
• استحکام مکانیکی بسیار بالا: حدود ۲۰۰ برابر مستحکم تر از فولاد است.
• رسانایی الکتریکی بالا: از بهترین رساناهای الکتریسیته است.
• رسانایی حرارتی عالی: حرارت را بسیار مؤثر انتقال می دهد.
• انعطاف‌پذیری و شفافیت: بسیار منعطف و تقریباً شفاف است.
• خواص آنتی‌باکتریال: مانع رشد باکتری‌ها می شود،لذا برای تولید منسوجات پزشکی ایده آل هستند.

مقاله مرتبط: الیاف و نخ رسانا

نخ گرافن

نخ گرافن به آن دسته از الیاف یا نخ‌های نساجی اطلاق می‌شود که با گرافن یا مشتقات آن پوشش داده شده باشند (کوتینگ با گرافن) یا در ساختار آن‌ها گرافن بکار رفته باشد. روش‌های تولید نخ گرافنی عبارتند از:
1. ذوب‌ریسی (Melt-Spinning): ترکیب گرافن با پلیمرهایی مانند پلی‌استر یا نایلون و تولید الیاف از طریق اکسترودینگ (Extruding).
2. آغشته‌سازی (Dip-Coating): پوشش‌دهی الیاف با محلول‌های اکسید گرافن و سپس اجرای فرایند احیا به منظور ایجاد خاصیت رسانایی در این الیاف.
3. ریسندگی هسته (Core-Spinning): پیچیدن الیاف حاوی گرافن در میان سایر الیاف برای ایجاد خواص ترکیبی در نخ نهایی.
تحقیقات در این زمینه نشان داده اند در صورتیکه الیاف گرافن- پلی‌استر از طریق ریسندگی مذاب تولید شده و سپس با اکسید گرافن احیاشده (rGO) کوتینگ شوند، آنگاه نخ‌ حاصل ویژگی های دوام و رسانایی عالی را خواهد داشت که برای کاربردهای پوشیدنی مناسب می باشد.

ویژگی‌های نخ گرافن
نخ‌های گرافن نسبت به نخ‌های رایج عملکرد بسیار بهتری دارند، از جمله ویژگی های شاخص این نوع نخ عبارتند از:
• رسانایی الکتریکی: برای تولید منسوجات هوشمند و حسگرهای پوشیدنی مناسب هستند.
• تنظیم حرارتی: گرما و حرارت را به صورت مؤثر انتقال داده و به حفظ دمای بدن کمک می کنند.
• خواص آنتی‌باکتریال و ضدویروسی: رشد باکتری‌ها بر روی لباس را کاهش داده، لباس بوی نامطبوع عرق را به خود نمی گیرد و احتمال بروز آلودگی را کاهش می دهد.
• محافظت در برابر UV : امواج فرابنفش از این نوع منسوجات عبور نمی کنند.
• استحکام مکانیکی بالا: دوام و طول عمر منسوجات را افزایش می دهد.
این ویژگی‌ها، نخ گرافن را برای کاربردهایی مانند تولید لباس ورزشی، منسوجات پزشکی، و پوشیدنی های الکترونیکی بسیار مناسب می‌سازد.

نوآوری در کاربردهای صنعتی
از جمله شرکت‌های نوآور و مراکز پژوهشی پیشرو در زمینه نخ گرافنی عبارت‌اند از:
• شرکت ColossusTex : تولید نخ گرافنی با کارایی ۹۹٪ آنتی‌باکتریال، حفاظت در برابر امواج UV و فناوری مراقبت های سلامتی مادون‌قرمز دور با کاربرد بهبود گردش خون در رگ های کوچگ (Microcirculation).
• شرکت Resistex® Graphene : تولید نخ‌هایی با ویژگی های استحکام کششی بالا، مقاوم در برابر سایش و تنظیم کننده دمای بدن که پایداری را در دماهای متغیر را تضمین می کند.
• دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا: ساخت الیاف اکسید گرافن فوق العاده‌کشسان که می‌توان آن‌ها را همانند نخ معمولی گره زد، و در عین حال استحکامشان در حد الیاف کولار (Kevlar) است. الیاف کولار نام تجاری الیاف تولید شده از پارا آرامید قوی و سبک است که در تولید جلیقه ضدگلوله و بدنه قایق و هواپیما کاربرد دارد.

مطالعه موردی: شرکت ColossusTex

شرکت کلوسوس تکس (ColossusTex) یکی از شرکت های پیشرو در صنعت نساجی هند با بیش از ۲۵ سال سابقه فعالیت در زنجیره تأمین نساجی است. این شرکت فعالیت‌های گسترده‌ای در حوزه‌های مختلف زنجیره ارزش نساجی از جمله الیاف، نخ، پارچه و پوشاک دارد. شعب بین‌المللی این در کشورهای چین، ویتنام، ترکیه و بریتانیا واقع هستند.
شرکت ColossusTex در نمایشگاه Bharat Tex 2024 دهلی نو، نخ گرافن نوآورانه خود را معرفی کرد. این نخ دارای خواص عملکردی چندگانه است:
• خواص آنتی‌باکتریال قوی: با کارایی ۹۹٪ در حذف باکتری‌ها؛ به کاهش بوی نامطبوع بدن، عدم بروز بیماری‌های پوستی و کاهش رشد میکروب ها کمک می‌کند.
• فناوری مادون‌قرمز دور (Far-Infrared) : پوشیدن لباس های تولید شده با این نوع نخ گرافن منجر به افزایش گردش خون در رگ های کوچک در سطح پوست و تقویت متابولیسم سلولی می شود.
• خواص ضدویروسی: نرخ غیرفعال‌سازی ویروس‌ها در این نخ عالی است. برای ویروس SARS-CoV-2 نرخ 99%، برای ویروس آنفلوآنزای H1N1 نرخ ۹۹.۹۹٪ و برای ویروس HFMD نرخ ۹۶.۸۹٪ ثبت شده است.
• تولید آنیون: این نوع نخ با تولید یون منفی به پاک‌سازی سطح پوست و تصفیه هوا کمک می کند.
• محافظت در برابر اشعه UV : همانند محافظ در برابر امواج مضر فرابنفش عمل نموده و خطر آسیب دیدن پوست را کاهش می دهد.
• ضد شپش و کنه (Anti-Mite) و ضدآلرژی: به کاهش تولید مثل حشرات موذی از قبیل کنه و شپش کمک کرده و درنتیجه باعث کاهش مشکلات پوستی ناشی از آنها می شود.
نخ گرافن این شرکت در ترکیب با پلیمرهای مختلف از جمله فیلامنت پلی‌استر، فیلامنت نایلون و ترکیب پنبه-نایلون تولید می‌شود لذا برای کاربردهای متنوع در صنایع نساجی مناسب است.
شرکت ColossusTex با تکیه بر رسالت سازمانی اش مبنی بر تولید محصولات سازگار با محیط زیست، محصولات نوآورانه‌اش را معرفی می کند. از جمله این محصولات می توان به سه نوع نخ جدید با نام‌های تجاری Cotlook، Magic Sparkle و Silkshine اشاره نمود. این نخ ها با هدف کاهش مصرف نخ در صنعت فرش‌ تولید شده اند و می توانند تأثیرات زیست‌محیطی تولید فرش را کاهش دهند.

مجموعه محصولات متنوع شرکت ColossusTex عبارتند از:
✔ مواد اولیه : CPL، PTA، MEG، PET، PETCDP، PA-6، PP، PTT
✔ نخ‌های فیلامنتی: پلی‌استر، نایلون، PP، PBT، PVA، PBS، نخ‌های بازیافتی و نخ‌های کاربردی (ضد اشتعال (FR)، آنتی‌باکتریال، تنفس‌پذیر، کنترل کننده، رطوبت، با استحکام کششی بالا ، کم ذوب (Low Melt))
✔ نخ اسپان (Spun Yarns): : نخ های پنبه، ویسکوز، مودال (Modal)، پلی‌استر، بامبو، تنسل، ترکیبی، ملانژ و رنگی.
✔ الیاف: پنبه، پلی‌استر، نایلون، ویسکوز، بامبو، کتان
✔ پارچه‌ها: لباس مردانه و زنانه، مبلمان، چرم، گردباف و تاری-پودی، منسوجات بی‌بافت، پارچه‌های فیلتر