معالجة الخيوط القطنية بحبر الجرافين لتوظيفها كموصلة للتيار الكهربائي بحث علمي في كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية

تشكل مادة الغرافين واحدة من أهم المواد النانوية نظراً لخصائصها الفريدة التي تشمل الموصلية الكهربائية العالية والمرونة الفائقة، مما جعلها محور اهتمام العديد من الدراسات والتطبيقات الحديثة، وقد أثبتت الأبحاث الحديثة إمكانيات دمج الغرافين مع مواد تقليدية مثل الأقمشة لإنتاج نسيج ذكي قادر على توليد الحرارة وتلبية احتياجات التقنيات القابلة للارتداء. وفي هذا السياق، أجريت دراسة علمية في قسم الهندسة النسيجية بكلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية تهدف إلى تطوير حبر غرافين عالي الموصلية باستخدام طريقة الأكسدة والإرجاع المدمجة مع التقنيات الكيميائية والهيدروحرارية.

اعتمدت الدراسة على تحضير حبر يحتوي على شرائح رقيقة من الغرافين بأحجام نانوية تتراوح سماكتها بين 1 إلى 3 نانومتر، مما يضمن توزيعاً متناسقاً للشرائح على سطح المواد المُعالجة.

 وأظهرت النتائج نسباً وزنية وذرية مميزة للكربون والأكسجين تعكس جودة التحضير، وكانت نسبة الوزنية والذرية للكربون والأكسجين في العينات هي 48.75 و 36.59% على التوالي؛ حيث كانت نسبة الكربون أعلى من نسبة الأكسجين، وتم تغطية عينات من خيوط القطن  التوربيني، والممشط، والمسرح باستخدام تقنية طلاء السطح.

 تم خلال البحث اختبار وتحليل قوة الشد لخيوط القطن المعالجة بحبر الغرافين، ولوحظ وجود شرائح رقيقة من الغرافين متوزعة بكثافة عالية على سطح عينة الخيوط القطنية نوع التوربيني. وبالإضافة إلى ذلك، كانت النسب الذرية للكربون والأكسجين في خيوط القطن التوربيني 5.4 و7.3% على التوالي. وكانت مقاومة الكهرباء للعينة ثابتة حتى بعد 12 غسلة؛ وأقل انخفاض للمقاومة الكهربائية في خيوط القطن التوربيني.

تمت دراسة ملائمة الخيوط المعالجة للاستخدام في تطبيقات توليد الحرارة، ونتيجة لذلك، زادت درجة حرارة خيوط القطن التوربيني إلى 55 درجة مئوية من خلال زيادة الجهد المطبق وعدد طبقات حبر الغرافين، كما ارتفعت درجة حرارة خيوط القطن التوربيني مع زيادة عدد طبقات الغرافين المطبقة على الخيوط.

وتوصل البحث إلى إمكانية استخدام الخيوط القطنية بحبر الجرافين في الملابس الذكية القابل للارتداء المولدة للحرارة، وبالتالي يفتح هذا الاكتشاف آفاق جديدة في مجال تصنيع نسيج ذكي يجمع بين الأداء العالي والتطبيقات العملية في تحسين راحة المستخدمين ومواجهة تحديات الظروف البيئية المختلفة.