一支研究团队已经证明可穿戴电子纺织品(电子纺织品)可以既可持续又可生物降解。
南安普顿大学和西英格兰大学(UWE Bristol)的研究人员展示了可穿戴电子纺织品(电子纺织品)可以是环保和可生物降解的。
在最近一项包括埃克塞特大学、剑桥大学、利兹大学和巴斯大学贡献的研究中,探索了一种新型可持续的全喷墨打印、环保电子纺织品的方法。该倡议被称为“智能、可穿戴和环保的电子纺织品”,简称“SWEET”。
研究结果已在《能源与环境材料》杂志上发表。
电子纺织品将传感器、电池或灯等电子元件直接融入织物中。它们有多种应用,从时尚到性能运动服,甚至包括监测生命体征的医疗服装。
这些纺织品必须耐用、安全和舒适,但考虑到日益增长的服装废物问题,它们在不再使用时也应该是环保的。
南安普顿大学温切斯特艺术学院的纳兹穆尔·卡里姆教授主导了这项研究,他评论道:“将电子元件集成到常规纺织品中使得回收变得困难,因为这些材料通常包含如银等不易降解的金属。我们选择可持续材料和制造方法的环保理念使织物在丢弃时能够分解。”
研究小组的设计有三层:感应层、传感器接口和基础织物。基础是由可生物降解的材料天丝(Tencel)制成,来源于可再生木材。活跃的电子元件由石墨烯和一种称为PEDOT: PSS的聚合物制成,精确喷墨印刷到织物上。
研究人员在实际场景中测试了这种材料,通过五名志愿者持续监测人类生理。连接监测设备的织物样本被附着在参与者穿的手套上。测试表明,该材料可以可靠地测量心率和体温,符合行业标准。
埃克塞特大学可持续材料副教授、该研究的共同作者沙伊拉·阿夫罗伊博士强调了这些结果的重要性:“使用环保材料实现可靠的行业标准监测是一项重大成就。它证明可持续性不必以功能性为代价,特别是在医疗等重要领域。”
研究团队还将电子纺织品埋在土壤中以评估其生物降解性。经过短短四个月,织物的重量减少了48%,强度减少了98%,表明了快速有效的分解过程。此外,生命周期评估表明,石墨烯电极的环境影响比传统电极小多达40倍。
来自西英格兰大学的马尔齐亚·杜拉尔,英联邦博士生和该研究的主要作者,指出了积极的环境影响:“我们的生命周期分析显示,基于石墨烯的电子纺织品相比传统电子产品具有显著更小的生态足迹。这使它们成为旨在减少环境影响的行业的更好选择。”
喷墨打印技术在生产电子纺织品时也更加可持续,能够精确应用功能材料,与传统丝网印刷相比,产生的废物最小,水和能源使用量减少。
卡里姆教授总结道:“随着填埋场的污染上升,我们的研究填补了关于电子纺织品生物降解的知识空白。这些材料将在我们的生活中发挥重要作用,尤其在医疗领域,因此在生产和处理过程中使其更加环保至关重要。”
研究人员希望推动可穿戴服装的开发,尤其是在医疗领域,关注早期发现和预防影响全球6.4亿人(来源:BHF)心脏相关疾病的研究。