Tại sao ngành dệt may thông minh đang trên đà phát triển nhưng lại phải đối mặt với bối rối “được đón nhận nhưng không phổ biến” trên thị trường? Tại sao quần áo thông minh thường xuất hiện trên sân khấu chữ T nhưng lại không thể treo trên ban công nhà người bình thường? Trong những năm gần đây, trong khi các sản phẩm mới liên tục được tung ra trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển dệt may thông minh trong và ngoài nước, thì “tuổi thọ sử dụng ngắn và chi phí nguyên liệu thô cao” đã trở thành vấn đề toàn cầu mà nhân viên R&D phải đối mặt

Gần đây, có tin vui đến từ Viện Nghiên cứu Công nghiệp Hóa chất Thẩm Dương, một công ty con của f88 Nhóm của giáo sư Wei Feng từ Viện Vật liệu hóa học mới đã phát triển thành công công nghệ ứng dụng vật liệu nano và graphene Công nghệ này được kỳ vọng sẽ đưa hàng dệt may thông minh vào nhà của người dân bình thường

Các mạch “dễ vỡ” thúc đẩy các ý tưởng R&D mới

Chăn điện được làm bằng cách dệt hoặc khâu các bộ phận làm nóng điện dạng dây mềm có đặc tính cách nhiệt tiêu chuẩn vào chăn Là sản phẩm công nghệ cao, mạch dệt thông minh có nguyên lý tương tự như chăn điện Họ sử dụng các phương pháp pha trộn hoặc phủ để quay các mạch dẫn điện vào vật liệu dệt hoặc phủ chúng lên vật liệu dệt

Giáo sư Wei Feng cho biết, cả hai phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng: mạch dẫn điện được chế tạo bằng phương pháp trộn thường có độ dẫn điện tốt nhưng độ thoải mái khi đeo và khả năng chống giặt, gấp kém; Các mạch dẫn điện được chế tạo bằng phương pháp phủ, mặc dù chúng có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu về sự thoải mái của cơ thể con người, nhưng có khả năng chống giặt và gấp kém và tuổi thọ ngắn Không khó để nhận ra rằng vấn đề chung của hai phương pháp này là khả năng chống giặt và gấp kém Theo tiêu chuẩn đã được thiết lập của ngành dệt may, chỉ khi khả năng giặt của sản phẩm đạt tiêu chuẩn 50 lần giặt trong gia đình thì sản phẩm mới có giá trị quảng bá và ứng dụng trên thị trường Trước năm 2012, mặc dù công nghệ dệt thông minh về thiết kế cảm biến và các khía cạnh khác đã tương đối trưởng thành, nhưng do khiếm khuyết trong mạch dẫn điện, không có sản phẩm nào trên thị trường trong và ngoài nước có thể đạt được hiệu suất giặt 50 lần và gập 180° nhiều lần

Cũng từ năm 2012, nhóm của Wei Feng, với sự hỗ trợ mạnh mẽ của công ty, đã thành lập một phòng thí nghiệm chung với Đại học Leeds ở Anh để cùng phát triển dự án "Mực dẫn điện cho Dệt may Thông minh" nhằm giải quyết các công nghệ ứng dụng vật liệu nano và graphene Dựa trên nền tảng của Viện Thẩm Dương - Phòng thí nghiệm chung Leeds ở Anh, nhóm đã tập trung vào thiết kế, phân tích, thử nghiệm công thức vật liệu dẫn điện, khuếch đại công nghiệp và xúc tiến thương mại, đồng thời thiết lập ba điểm đột phá về công nghệ: Thứ nhất, so với tất cả các loại mực dẫn điện được thương mại hóa, nó có khả năng chống gấp và giặt tốt hơn và tuổi thọ dài hơn; thứ hai, so với các loại mực dẫn điện gốc dầu truyền thống hiện có, nó có VOC thấp hơn, an toàn hơn và thân thiện với môi trường hơn; thứ ba, nó có giá thấp hơn mực dẫn điện bằng bạc và phù hợp cho sản xuất hàng loạt

Chỉ số hiệu suất đưa hoạt động R&D lên tầm cao mới

Mực dẫn điện bao gồm chất độn dẫn điện, chất kết dính, dung môi và chất phụ gia Nó là một loại mực dán làm bằng vật liệu dẫn điện được phân tán trong chất kết dính Khi bắt đầu dự án, nhóm của Wei Feng đã có tầm nhìn hướng tới tương lai và thiết lập ý tưởng nghiên cứu và phát triển nhằm tích hợp các yếu tố bảo vệ môi trường xanh vào toàn bộ quy trình dự án, sử dụng công nghệ sạch để phát triển mực dẫn điện gốc nước

Ban đầu, nhóm sử dụng dự trữ công nghệ hiện có để phát triển các loại mực dẫn điện sử dụng chất phân tán polyurethane gốc nước Nhiều kết quả thử nghiệm cho thấy mặc dù loại mực dẫn điện này có độ dẫn điện tốt khi in trên vải nhưng khả năng giặt của nó không thể đạt tới 20 lần giặt Hơn nữa, mạch in cho cảm giác cứng và khả năng chống gấp kém nên hoàn toàn không thể áp dụng cho vật liệu dệt thông minh

Chúng ta khởi đầu không tốt nên Wei Feng quyết định lật ngược tình thế và làm lại từ đầu Để giải quyết vấn đề khả năng giặt kém, nhóm nghiên cứu đã quyết định sử dụng nhũ tương polyacrylic siêu mềm và phân tán silicone dạng nước làm nhựa cơ bản để thay thế chất phân tán polyurethane gốc nước sau nhiều thử nghiệm và trình diễn Điều khiến nhóm nghiên cứu phấn khích hơn nữa là các mạch in được sản xuất bằng phương pháp này không chỉ có tính linh hoạt tốt mà còn có độ bám dính mạnh với chất nền, có thể cải thiện đáng kể khả năng chống giặt và gấp

Wei Feng đã lãnh đạo đội ngũ R&D nắm bắt động lực và sử dụng graphene chất lượng cao làm vật liệu dẫn điện, kết hợp với bột than đen và than chì dẫn điện và thiết kế hàng trăm công thức Sau hàng nghìn lần thử nghiệm, cuối cùng họ đã phát triển được công thức mực có tính dẫn điện cao và phát triển loại mực dẫn điện gốc nước có giá trị thúc đẩy thương mại Loại mực dẫn điện này có thể sử dụng công nghệ in lụa để in mạch dẫn điện trên vải và chỉ cần in một lớp mỏng là đáp ứng yêu cầu Kết quả thử nghiệm cho thấy mạch dẫn điện vẫn có độ dẫn điện tốt sau 50 lần giặt và vượt qua thành công bài kiểm tra độ bền gập 180° Đồng thời, để giải quyết vấn đề vải dệt dễ bị đổi màu do nung ở nhiệt độ cao trong quá trình sử dụng mực dẫn điện, nhóm nghiên cứu đã phát triển chất liên kết ngang ở nhiệt độ thấp để giảm nhiệt độ xử lý lớp phủ xuống 80°C, xóa bỏ những trở ngại kỹ thuật cho sản xuất sản phẩm công nghiệp Trong quá trình phát triển công nghệ, nhóm cũng đã nộp đơn xin cấp 4 bằng sáng chế

Triển vọng thị trường mở rộng các lĩnh vực R&D mới

Từ điện thoại thông minh đến đồng hồ thông minh, từ tủ lạnh thông minh đến ô tô thông minh Ngày nay, "trí thông minh" không ngừng được đưa vào mọi khía cạnh của cuộc sống hàng ngày của con người Sử dụng công nghệ để hiện thực hóa quần áo, thực phẩm, nhà ở và giao thông thông minh chắc chắn đã trở thành một phần quan trọng trong nhu cầu ngày càng tăng của con người về một cuộc sống tốt đẹp hơn

Là người theo đuổi giấc mơ về vật liệu hóa học mới, nhóm đã phát triển lớp phủ che chắn điện từ graphene gốc nước dựa trên kết quả nghiên cứu và phát triển trước đó và kết quả đã bắt đầu được thương mại hóa Lớp phủ này có thể được sử dụng rộng rãi trong quần áo che chắn điện từ, vải che chắn và vỏ điện thoại di động che chắn Khả năng chống giặt và gấp của nó mạnh hơn các loại vải pha trộn dây bạc, đồng và thép không gỉ, và tuổi thọ của nó dài hơn Nó cũng có thể được sơn trên bề mặt tường của các tòa nhà và được sử dụng ở những nơi quan trọng như trung tâm máy tính lớn để phát huy chức năng che chắn điện từ và ngăn chặn rò rỉ thông tin quan trọng Nhóm nghiên cứu cũng cam kết phát triển lớp phủ dẫn điện graphene gốc nước với chức năng chống ăn mòn và chống tĩnh điện, có thể được sử dụng để phủ bề mặt dầu, hóa chất, khí đốt, khí tự nhiên và các bể chứa khác, cũng như trạm xăng và các tòa nhà bảo vệ quan trọng để đảm bảo an toàn

Trong tầm nhìn nghiên cứu khoa học của nhóm Wei Feng, kỷ nguyên mới là kỷ nguyên của công nghệ thông minh và cũng là kỷ nguyên của công nghệ nano Wei Feng cho biết giá trị sản lượng toàn cầu của hàng dệt thông minh dự kiến ​​sẽ đạt 5 tỷ USD vào năm 2020 Là những vật liệu mới đầy hứa hẹn, graphene và vật liệu nano đã cho thấy triển vọng ứng dụng tốt trong các lĩnh vực dệt thông minh, pin lithium, vật liệu che chắn, lớp phủ chức năng (mực), màn hình linh hoạt, nhận dạng tần số vô tuyến, vật liệu composite, vật liệu dẫn nhiệt và các lĩnh vực khác

"Ứng dụng graphene và vật liệu nano vẫn còn ở giai đoạn sơ khai Khi các yêu cầu của chính sách bảo vệ môi trường nhà cái f88 gia ngày càng nghiêm ngặt, sản phẩm xanh và thân thiện với môi trường này chắc chắn sẽ nhận được nhiều sự quan tâm hơn nữa" Wei Feng tự tin nói: “Là một phần không thể thiếu để có một cuộc sống tốt đẹp hơn, thị trường và triển vọng của công nghệ ứng dụng vật liệu nano và graphene là không giới hạn”

Tác giả: Viện nghiên cứu công nghiệp hóa chất Thẩm Dương/Zhou Chuanming