PT109405A

PT109405A - Uso de substrato têxtil

Info

Publication number: PT109405A
Application number: PT109405A
Authority: PT
Inventors: Cristina Ramos Jerónimo Dias Alves Helena; Isabel Soares Neves Ana
Original assignee: Univ Aveiro; Inesc Microssist E Nanotecnologias - Instituto De Engenharia De Sist Computadores Para Os Microssist
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-11-20
Also published as: EP3460122A1; WO2018007880A1

Abstract

A PRESENTE DIVULGAÇÃO DIZ RESPEITO A SUBSTRATOS TÊXTEIS REVESTIDOS COM GRAFENO, EM PARTICULAR A SUBSTRATOS TÊXTEIS SINTÉTICOS QUE COMPREENDEM UM POLÍMERO TÊXTIL E UM REVESTIMENTO DE PELO MENOS UMA CAMADA DE GRAFENO, EM QUE O POLÍMERO TÊXTIL É SELECIONADO DE UMA LISTA CONSTITUÍDA POR: POLIPROPILENO, POLIETILENO, POLILACTATO, NYLON, POLIAMIDA OU SUAS COMBINAÇÕES. OS SUBSTRATOS TÊXTEIS AGORA DIVULGADOS SÃO SUBSTRATOS TÊXTEIS CONDUTORES E ANTIMICROBIANOS.

Description

DESCRIÇÃO USO DE SUBSTRATO TÊXTIL

Domínio técnico [0001] A presente divulgação diz respeito a substratos têxteis revestidos com grafeno, em particular a substratos têxteis sintéticos revestidos com pelo menos uma camada de grafeno e com propriedades condutoras e antimicrobianas.

Estado da arte [0002] Várias abordagens foram tentadas para alcançar têxteis com elevada condutividade, para têxteis anti-estáticos, com atividade antimicrobiana ou têxteis eletrónicos. Por exemplo, vários materiais condutores foram propostos para incorporar têxteis como nanotubos de carbono (DOI: 10.1039/C3NR00320E), nanocompósitos poliméricos (DOI:10.1038/nnano.2009.264), nanofios (DOI: 10.1002/adma.200602802) ou líquidos iónicos (DOI: 10.1002/adma.200802681). Mais recentemente, foram utilizados híbridos de nanotubos de carbono/grafeno através de deposição química por vapor a 1150 °C (DOI: 10.1039/C2NR32735J) ou óxido de grafeno (GO) através de potenciais elétricos ou wet-spinnig (DOI: 10.1002/adfm.201300765) para fibras condutoras.

[0003] As atuais fibras condutoras não apresentam caraterísticas compatíveis com têxteis, uma vez que são escuras/opacas, pouco flexíveis, partem facilmente, não sendo, portanto, compatíveis com fabricação de têxteis.

[0004] As várias abordagens apresentadas ilustram o problema técnico a resolver pela presente divulgação.

Descrição geral [0005] A presente divulgação diz respeito a substratos têxteis, em particular a substratos têxteis sintéticos à base de polipropileno, polilactato, polietileno e/ou nylon, comumente usados na indústria têxtil, sendo que os referidos substratos têxteis são revestidos com pelo menos uma camada de grafeno, num processo de transferência em água, à temperatura ambiente.

[0006] Por substrato têxtil entende-se uma base/suporte com caracteristicas têxteis. O substrato têxtil pode ser uma fibra, um filamento, um tecido ou um têxtil. Por fibra entende-se fio têxtil sintético composto por um monofilamento ou multifilamentos, sob a forma de fio redondo ou fio achatado. Por filamento entende-se um fio polimérico têxtil. Por tecido entende-se superfície têxtil composta por dois ou mais sistemas de fios de teia e de trama interligados.

[0007] O revestimento de substratos têxteis, em particular substratos têxteis sintéticos, com pelo menos uma camada de grafeno torna as fibras condutoras e antimicrobianas, em particular antibacterianas, enquanto simultaneamente mantém as propriedades mecânicas e elásticas dos substratos têxteis, não modificando a cor original ou a transparência dos mesmos. A combinação de substratos têxteis e de pelo menos uma camada de grafeno permite criar substratos têxteis condutores, e antimicrobianos, em particular antibacterianos que podem ser completamente integrados nas aplicações normais de substratos têxteis, bem como em aplicações biomédicas.

[0008] A presente divulgação também diz respeito a substratos têxteis sintéticos que podem compreender outros têxteis termoplásticos, fibras e/ou tecidos, sem restrições relacionadas com a rugosidade e forma, permitindo alta condutividade e atividade antimicrobiana.

[0009] As aplicações da presente divulgação podem ser substratos têxteis técnicos e substratos têxteis que incorporem dispositivos eletrónicos, como sensores de monitorização médica, dispositivos de segurança camuflados, dispositivos luminescentes, dispositivos termoelétricos, baterias têxteis, entre outros.

[0010] A atual divulgação visa substituir fibras condutoras convencionais facilitando a incorporação de dispositivos eletrónicos em têxteis, ao aliar a condutividade do grafeno a têxteis comuns.

[0011] Os substratos têxteis resultantes da presente divulgação também demonstram compreender propriedades antimicrobianas, melhorando as propriedades protetoras e facilitando os cuidados necessários a ter com os têxteis.

[0012] Apesar de todas as abordagens descritas anteriormente no estado da arte, nenhuma das referidas abordagens permitiu obter um substrato sintético revestido por um material translúcido ou transparente, em particular revestido por pelo menos uma camada de grafeno, e com recurso a processos compatíveis com têxteis.

[0013] É objetivo da presente divulgação modificar as propriedades de substratos têxteis baseados em polímeros termoplásticos como polipropileno, polietileno, polilactato, nylon e/ou poliamida, tornando-os condutores elétricos e simultaneamente antimicrobianos, mantendo as características mecânicas, como a flexibilidade e leveza; as características visuais, como a cor e morfologia, dos substratos têxteis; sendo que o substrato têxtil continua a ser um substrato têxtil seguro para a sua posterior utilização por qualquer utilizador.

[0014] A presente divulgação permite criar uma superfície com pelo menos uma monocamada transparente e condutora contendo grafeno para elétrodos em têxteis eletrónicos, aplicações antiestáticas, antimicróbios, antiodores, blindagem. Os elétrodos em aplicações têxteis podem fornecer corrente elétrica, transmitir sinais elétricos ou atuar como transdutores. A forte aderência da monocamada de grafeno à superfície têxtil e a sua inércia química torna a tecnologia antimicrobiana, em particular antibacteriana, segura e sem ingredientes ativos que penetrem a pele ou sejam inalados.

[0015] A presente divulgação diz respeito a têxteis termoplásticos, comumente usados na indústria têxtil, revestidos com pelo menos uma camada de grafeno, num processo de transferência em água, à temperatura ambiente. O processo permite aos têxteis adquirir propriedades elétricas e antimicrobianas, mantendo as propriedades mecânicas, elásticas, visuais, morfológicas e a segurança inerente aos têxteis.

[0016] A divulgação agora apresentada diz respeito a substratos têxteis de polipropileno, polilactato, polietileno e nylon e/ou poliamida, comumente usados na indústria têxtil, revestidos com grafeno, num processo de transferência em água, à temperatura ambiente. O revestimento com grafeno torna os substratos condutores e simultaneamente antibacterianas, mantendo as propriedades mecânicas e elásticas das fibras, não modificando a cor ou transparência destas. A combinação permite criar têxteis condutores, e antibacterianos que podem ser completamente integrados nas aplicações normais têxteis, bem como em aplicações biomédicas. As potenciais aplicações são em têxteis técnicos e em têxteis que incorporem dispositivos eletrónicos, como sensores de monitorização médica, dispositivos de segurança camuflados, dispositivos luminescentes, dispositivos termoelétricos, baterias têxteis, entre outros.

[0017] A presente divulgação compreende várias vantagens, nomeadamente a sua espessura reduzida, de apenas uma camada (monocamada) ou várias camadas atómicas, até um máximo de 10 camadas atómicas (multicamada), o que permite uma adesão eletrostática muito eficiente do grafeno ao substrato têxtil; e ainda o controlo da qualidade da monocamada (ou multicamadas) do grafeno, homogéneo e sem falhas, o que é essencial para eficiência da condução e caracteristicas como a transparência e flexibilidade que o substrato têxtil agora divulgado apresenta.

[0018] O substrato têxtil agora divulgado apresenta propriedades inesperadas, nomeadamente a combinação de elevada resistência e simultaneamente propriedades bactericidas e antimicrobianas.

[0019] Por monocamada de grafeno entende-se o grafeno com uma camada atómica de espessura. Por multicamada de grafeno entendem-se várias camadas atómicas sobrepostas de grafeno, num máximo de 10 camadas atómicas.

[0020] Numa forma de realização, o grafeno pode também ser dopado com metais, metais alcalinos, sais de metais de transição, ácidos inorgânicos, em percentagens inferiores a 10% (m/m).

[0021] Numa forma de realização, considera-se que a partir de décima-primeira camada de grafeno, a espessura da referida camada já é relevante, pelo que deixa de ser considerado um material 2D, o que também significa que já não é grafeno.

[0022] A presente divulgação diz respeito a um substrato têxtil sintético que compreende um polímero têxtil e um revestimento de pelo menos uma camada de grafeno, em que o polímero têxtil é selecionado de uma lista constituída por: polipropileno, polietileno, polilactato, nylon, poliamida e suas combinações, em que o referido substrato têxtil é condutor e antimicrobiano.

[0023] Numa forma de realização, a camada de grafeno pode revestir 50-100 % de uma superfície do substrato têxtil, de preferência entre 80-100 %, dependendo da aplicação que se pretende dar ao substrato têxtil. Por exemplo, pode-se revestir todo o substrato têxtil para criar substratos têxteis antimicrobianos ou substratos têxteis antiestáticos, ou pode-se revestir apenas parte do substrato têxtil, em particular para criar circuitos elétricos ou sensores.

[0024] Numa forma de realização, a camada de grafeno pode ser uma monocamada de grafeno ou uma multicamada de grafeno, sendo que a multicamada de grafeno pode compreender entre 2-10 camadas de grafeno, de preferência de 3-7 camadas de grafeno.

[0025] Numa forma de realização, a camada ou a multicamada de grafeno pode ser translúcida.

[0026] Numa forma de realização, o revestimento de camadas de grafeno pode compreender ainda um polímero termoplástico, um elastómero ou suas misturas.

[0027] Numa forma de realização, o revestimento de camada de grafeno pode compreender 0,001-5 % (m/m), de preferência 0,001-1 % (m/m) do polímero termoplástico, ou do elastómero ou suas misturas, sendo que as percentagens são determinadas por espectroscopia de Raman.

[0028] Numa forma de realização, o referido polímero termoplástico pode ser selecionado da seguinte lista: polivinilalcool, polimetilmetacrilato, poliimida, ou suas combinações.

[0029] Numa forma de realização, o referido elastómero pode ser selecionado da seguinte lista: polimetilmetacrilato, poliimida, polidimetilsiloxano ou suas combinações.

[0030] Numa forma de realização, o substrato têxtil pode ser obtido por extrusão, polimerização, fiação, coagulação, fusão ou estiragem.

[0031] Numa forma de realização, o substrato têxtil pode ser uma fibra têxtil, uma monofibra têxtil, um multifilamento, um tecido ou um material têxtil.

[0032] Numa forma de realização, o referido substrato têxtil pode compreender ainda um adesivo, em particular pode compreender uma percentagem máxima de 10 % (m/m) de um adesivo, sendo que o adesivo pode ser selecionado da seguinte lista: acetato de polivinil, policarbonato, poliacrilato, polimetacrilato, poliestireno, poliacrilonitrilo, cloreto de polivinil, polibutadieno, poliisopreno, polieter, poliéster, silicone, pirrole, acetato de vinil, polivinil álcool, poliimida, ou suas combinações.

[0033] Numa forma de realização, a camada de grafeno pode ser obtida por deposição de vapor, em folha de cobre ou obtido por ultrassonificação de grafite em solução aquosa.

[0034] Numa forma de realização, o substrato têxtil agora divulgado pode ainda compreender um agente dopante, em particular em que o agente dopante é ácido nítrico, peróxido de hidrogénio, fluoreto de césio, carbonato de césio, amónia, cloreto de ferro, ou suas combinações, é responsável por um efeito sinergético em que se verifica um aumento inesperado da resistência e da atividade antimicrobiana do substrato têxtil agora divulgado. De preferência, o agente dopante pode ser ácido nítrico, peróxido de hidrogénio, fluoreto de césio, carbonato de césio ou suas combinações [0035] Numa forma de realização e para obter ainda melhores resultados, os agentes dopantes podem ser combinados, como por exemplo o ácido nítrico e fluoreto de césio, ou ácido nítrico e carbonato de césio, ou fluoreto de césio e carbonato de césio, podem ser combinados para obter um substrato têxtil.

[0036] Numa forma de realização, o substrato têxtil agora divulgado é poliamida.

[0037] Numa forma de realização, o substrato têxtil pode compreender uma resistência entre 50-50000 Ohm/sq, de preferência entre 50-5000 Ohm/sq, mais de preferência 50-1000 Ohm/sq.

[0038] Numa forma de realização, o substrato têxtil agora divulgado pode compreender uma resistência de preferência entre 100-900 Ohm/sq, ainda de mais preferência 150-450 Ohm/sq.

[0039] Numa forma de realização, o substrato têxtil pode compreender uma condutividade pelo menos superior a 100 Siemens por centímetro (S/cm), de preferência superior a 450 S/cm, superior a 600 S/cm, de mais preferência superior a 750 S/cm.

[0040] A presente divulgação também diz respeito a dispositivos eletrónicos para monitorização médica, dispositivos de segurança camuflados, dispositivos luminescentes, dispositivos termoelétricos, ou baterias têxteis, que compreende o substrato têxtil agora divulgado.

[0041] A presente divulgação diz ainda respeito ao uso do substrato têxtil agora divulgado como um substrato têxtil antimicrobiano.

[0042] Ao longo da descrição e reivindicações a palavra "compreende" e variações da palavra, não têm intenções de excluir outras caracteristicas técnicas, como outros componentes, ou passos. Objetos adicionais, vantagens e caracteristicas da divulgação irão tornar-se evidentes para os peritos na técnica após o exame da descrição ou podem ser aprendidos pela prática da divulgação. Os seguintes exemplos e figuras são fornecidos como forma de ilustrar, e não têm a intenção de serem limitativos da presente divulgação. Além disso, a presente divulgação abrange todas as possíveis combinações de formas de realização particulares ou preferenciais aqui descritas.

Breve descrição das figuras [0043] Para uma mais fácil compreensão da presente divulgação juntam-se em anexo as figuras, as quais representam realizações preferenciais que, contudo, não pretendem limitar o objeto da presente divulgação.

[0044] Figura 1: Imagens de têxteis/fibras revestidas com grafeno. Transmitância da fibra transparente na região de luz visível com e sem revestimento de grafeno.

[0045] Figura 2: Condutividade em diversos tipos de têxteis revestidos com grafeno através do método descrito.

[0046] Figura 3: Estrutura do grafeno.

Descrição detalhada [0047] A presente divulgação está direcionada para a funcionalização de substratos têxteis, em particular substratos têxteis sintéticos, incluindo uma camada ativa na superfície para introduzir a condução elétrica e criar uma barreira antimicrobiana. Esta camada ativa na superfície do substrato têxtil é pelo menos uma camada de grafeno, sendo que a referida camada de grafeno pode revestir total ou parcialmente o substrato têxtil e é capaz de introduzir condutividade elevada do tipo metálico de forma continua. A camada é translúcida, completamente aderente ao substrato têxtil independentemente da morfologia e tipologia, mantendo integralmente o aspeto visual do substrato têxtil. A condutividade do grafeno também introduz capacidade antiestática aos substratos têxteis, sejam fibras ou tecidos.

[0048] Existe atualmente uma necessidade crescente de substratos têxtis com propriedades antimicrobianas, em particular antibacterianas, nomeadamente em ambientes de cuidados de saúde, ambientes hoteleiros, ambientes com grande circulação de pessoas, como os aeroportos. Esta necessidade crescente de substratos têxteis com propriedades antimicrobianas está relacionada com a necessidade de criar têxteis que evitem a transmissão e/ou desenvolvimento de doenças ou infeções e que reduzam ou eliminem a formações de odores corporais enquanto mantêm simultaneamente o aspeto visual que o substrato têxtil apresenta quando não se encontra revestido por qualquer camada de grafeno.

[0049] A presente divulgação combina um substrato têxtil sintético coberto com pelo menos uma camada de grafeno, sendo que a referida camada de grafeno está ligada ao substrato têxtil de forma permanente, em particular por intermédio de ligações covalentes, é capaz de suportar vários processos de lavagem e secagem sem perder a sua função e é uma camada transparente/translúcida, pelo que o aspeto e/ou cor do substrato têxtil mantêm-se inalterado.

[0050] Numa forma de realização, a camada ou multicamadas de grafeno não se dissolve (m) ou não se separa (m) do substrato têxtil com sucessivas lavagens com água. Salienta-se inclusivamente que a lavagem com água faz parte do processo de transferência do grafeno, para remover outros quimicos indesejados do substrato têxtil.

[0051] Numa forma de realização, o substrato têxtil com propriedades antimicrobianas agora divulgado pode ser submetido a várias lavagens sem perda das suas propriedades, em particular pode ser submetido a várias lavagens entre 20-100 lavagens, sem que perca as suas propriedades.

[0052] Numa forma de realização, a camada de grafeno pode ser do tipo de crescimento por deposição de vapor, em folha de cobre ou afim, ou obtida por ultrassonificação de grafite em solução aquosa. A solução aquosa pode compreender um outro solvente miscivel além de água, em particular álcoois, cetonas, esteres e afins.

[0053] Numa forma de realização e no caso de a camada de grafeno ser obtida por crescimento em vapor, a folha de crescimento foi temperada a alta temperatura sob atmosfera gasosa, sendo que a composição da referida atmosfera gasosa pode incluir gases como o hidrogénio, metano, árgon, azoto, acetileno. 0 arrefecimento da câmara foi feito, em particular, sob atmosfera inerte.

[0054] Numa forma de realização, a camada de grafeno pode ainda ser coberta com uma camada protetora de um elastómero ou pode compreender na sua composição um polímero como polimetilmetacrilato, poliimida ou polidimetilsiloxano, sendo que a referida camada de grafeno pode ser submetida a uma limpeza por plasma para retirar resíduos adicionais.

[0055] Numa forma de realização, a camada protetora que pode ser adicionada ao grafeno só é usada quando o grafeno é obtido por crescimento por vapor, sendo que a referida camada protetora serve para proteger a camada ou multicamadas de grafeno do tratamento de limpeza plasma que é posteriormente realizado para retirar resíduos adicionais. 0 substrato metálico é retirado por dissolução química em solução aquosa com uma percentagem de um sal iónico que pode ser sais de amónio, cloretos, fluoretos ou outros afins. A camada ou multicamadas de grafeno com o elastómero fica(m) suspensa(s) em solução aquosa, sendo este transferido para o substrato têxtil, sejam fibras ou tecidos. Os resíduos de elastómero e outros adicionais são retirados com uma lavagem com o solvente apropriado, como cetonas, álcoois, esteres ou afins.

[0056] Numa forma de realização, os substratos têxteis sintéticos podem ser irradiados com tratamento ultravioleta com ozono para melhorar adesão da camada ou multicamadas de grafeno ao polímero têxtil.

[0057] Numa forma de realização e no caso de a camada ou multicamadas de grafeno serem obtidas por ultra sonificação, estas são transferidas por solução diretamente para os substratos têxteis. A ultra sonificação é feita em meio aquoso, com um solvente adicional usado como dispersante que pode ser um álcool, cetona, éster ou afim. A concentração da solução pode variar entre 1 a 10 % (m/v) e ser regulada posteriormente por evaporação de solventes.

[0058] Numa forma de realização, a composição de água na solução de grafeno pode conter pelo menos 75 % (v/v) de água, pelo menos 90% (v/v) de água ou pelo menos 95 % (v/v) de água, sendo que estas variações de concentrações em função das soluções têm um efeito direto na resistência elétrica da camada de grafeno e na interação do mesmo com o substrato têxtil, que pode ser hidrofóbico ou hidrofílico.

[0059] Numa forma de realização, a concentração adequada depende da aplicação e/ou do substrato têxtil, ou seja, depende da função final do têxtil e/ou do tipo de têxteis. No caso de têxteis hidrofóbicos, a concentração de água é mais reduzida, em particular podem compreender um máximo de 75% (m/v), de forma a conseguir um revestimento mais uniforme. No caso de substratos hidrofilicos, deve usar-se soluções com maior percentagem de água, em particular pelo menos 90% (m/v) ou 95% (m/v), para ter um revestimento mais uniforme. A uniformidade do revestimento leva a uma resistência elétrica menor e maior condutividade.

[0060] Numa forma de realização, podem ser adicionados aditivos para melhorar a emulsão de dispersão do grafeno, em particular aditivos selecionados da seguinte lista: octil álcoois, sais de amónio, dióxido de carbono, dióxido de silício, ácidos inorgânicos (ex: ácido nítrico, ácido hipofosforoso), sais de sódio (ex: iodeto de sódio, cloreto de sódio), peróxido de hidrogénio, dodecilbenzenossulfonato de sódio, dodecilbenzenossulfato de sódio ou césio, hidrocarbonetos poliaromáticos, polivinil álcool, ou polimetilmetacrilato.

[0061] Numa forma de realização e dependendo da técnica de fabricação e deposição do grafeno, podem existir resíduos de impurezas como catalisadores, agentes nucleadores, isoladores, e afins na formação da camada/filme de grafeno.

[0062] Numa forma de realização, a composição de grafeno pode ser purificada antes e depois da deposição no substrato têxtil. A pureza final pode ser superior a 90 %, 95 % ou 98 o, O · [0063] Numa forma de realização, a purificação referida previamente pode ser realizada através de aquecimento em atmosfera oxigenada ou em atmosfera normal, tratamento com ácidos, álcoois ou cetonas, possivelmente sob ultrassons, e lavagens com solventes adequados como álcoois, cetonas, água e afins. O processo de purificação pode ser utilizado opcionalmente.

[0064] Numa forma de realização, os substratos têxteis podem ser de vários tipos de polímeros termoplásticos como polietileno, polipropileno, poliamida, nylon, polilactato e afins.

[0065] Numa forma de realização, o substrato têxtil pode ser sob a forma de monofibra, multifilamentos ou tecido.

[0066] Numa forma de realização, o substrato têxtil pode ser formado por qualquer processo conhecido como a extrusão, a polimerização, a fiação, a coagulação, a fusão, a estiragem e afins.

[0067] O termo transparência/translúcido refere-se a uma camada com transmissão de luz na região visível, entre os 300 nm e os 800 nm superior a 85 %. A camada/filme transparente pode apresentar uma transmissão superior a 90 % ou a 93 %. Não se observa alteração de cor do substrato têxtil. A transparência pode ter sido testada por comparação da intensidade de luz incidente com a intensidade da luz que atravessa o material de acordo com protocolos estabelecidos.

[0068] Numa forma de realização, o grafeno pode ser funcionalizado para facilitar a distribuição pelo substrato têxtil assim como melhorar a sua adesão. Essa funcionalização pode incluir a mistura com algum polímero, equivalente ao polímero têxtil do substrato ou outro polímero termoplástico, elastómero ou afim.

[0069] Numa forma de realização, a composição do substrato têxtil funcionalizado pode incluir adesivos como acetato de polivinil, policarbonato, poliacrilatos, polimetacrilatos, poliestireno, poliacrilonitrilo, cloreto de polivinil, polibutadieno, poliisopreno, polieteres, poliésteres, silicones, pirrole, acetato de vinil, polivinil álcoois, poliimidas, assim como derivativos e misturas.

[0070] Numa forma de realização, os referidos adesivos podem ser incluídos em pequena percentagem, por exemplo, inferiores a 10 % de peso da composição. A composição pode ser usada imediatamente para cobrir o substrato têxtil ou pode ser guardada durante um período de tempo para ser usada posteriormente.

[0071] Numa forma de realização, o revestimento de pelo menos uma camada de grafeno pode cobrir todo o polímero têxtil ou apenas cobrir parcialmente o mesmo. Pode, por exemplo, cobrir o substrato de uma forma padronizada. O padrão será um padrão contínuo para que a corrente percorra a camada sem que tenha que percorrer toda a superfície do substrato têxtil.

[0072] Numa forma de realização, a percentagem de polímero têxtil revestido com pelo menos uma camada de grafeno pode variar de menos de 1 % até 100 %, de preferência entre 50-100 %, ainda de mais preferência 80-100 %, dependendo da aplicação, em particular para aplicações antibacterianas toda a superficie têxtil pode ser revestida, enquanto que para aplicações eletrónicas o substrato têxtil pode ser parcialmente revestido/funcionalizado com grafeno.

[0073] Numa forma de realização, o grafeno é aplicado em monocamada, sendo que uma monocamada é apenas uma camada de átomos de carbono, ou seja é uma estrutura 2D, em que espessura que esta camada poderá apresentar é a espessura correspondente a um átomo de carbono.

[0074] Numa forma de realização, a espessura da camada de grafeno pode ser determinada por espectroscopia de Raman que identifica sinais vibracionais caracteristicos que estão relacionados com o número de camadas de grafeno, em particular monocamada de grafeno, bicamada de grafeno ou tricamada de grafeno.

[0075] Numa forma de realização, a camada de grafeno pode ser aplicada pelo método de transferência ou por solução.

[007 6] A resistência por folha (Rs) da camada é uma função da resistência por área e espessura da camada. É uma medida da resistência elétrica numa camada/filme fino uniforme que pode ser considerado um sistema bidimensional. A resistência por folha pode ser descrita em unidades de ohm ou como ohm por quadrado (Ohm/sq), em que "sq" é adimensional. Ohm/sq é usado em exclusivo para descrever a resistência da folha, e pode ser usado para diferenciar um sistema bidimensional de um sistema tridimensional. A resistência por folha pode ser medida usando quatro contatos, em que uma corrente é aplicada diretamente entre dois contatos exteriores e a voltagem é medida entre dois contatos interiores, localizados entre os contatos exteriores, e com a corrente a fluir ao longo do plano da camada. A medida de quatro contatos utiliza um fator de correção geométrica baseado na orientação e espaçamento dos elétrodos de forma a corrigir a medida da resistência de contato. A resistividade da camada/filme pode ser calculada a partir da resistência da folha vezes a espessura da camada/filme.

[0077] Numa forma de realização, o substrato têxtil que compreende um revestimento de pelo menos uma camada de grafeno, em particular a fibra ou têxtil coberto com grafeno, pode ter uma resistência entre 300 Ohm/sq-900 Ohm/sq.

[0078] Numa forma de realização, o substrato têxtil revestido com grafeno, em particular a fibra ou têxtil coberto com grafeno pode ter uma resistência inferior a 300 Ohm/sq, inferior a 150 Ohm/sq ou inferior a 100 Ohm/sq.

[0079] A condutividade (σ) é a medida da condução elétrica de um material. A condutividade pode ser medida aplicando um diferencial de campo elétrico e monitorizando a corrente elétrica resultante. A condutividade é calculada dividindo a densidade de corrente pela força do campo elétrico aplicado. A condutividade é reciproca da resistividade elétrica, logo a condutividade pode ser calculada a partir resistência por folha, partindo do inverso da resistência por folha e multiplicando pela espessura da camada (σ=1/ (Rsxt) ) . A condutividade é medida pelo método de dois contatos, usando uma unidade de medida fonte-medição para medir curvas de I/V (I = corrente, V = voltagem).

[0080] Numa forma de realização, um substrato têxtil revestido com grafeno como descrito aqui pode ter condutividade superior a 100 S/cm, maior do que 450 S/cm, maior do que 600 S/cm ou maior do que 750 S/cm.

[0081] Numa forma de realização, e opcionalmente, pode-se depositar uma ou mais camadas por baixo da camada condutora de grafeno, em particular pode-se formar uma camada protetora antirriscos e/ou uma camada impermeável.

[0082] Numa forma de realização, pode-se depositar uma ou mais camadas cobrindo a camada condutora de grafeno, em particular pode-se formar uma camada protetora antirriscos e/ou uma camada impermeável.

[0083] Numa forma de realização, pode-se depositar uma ou mais camadas na superfície do substrato têxtil oposta à superfície que compreende a camada de grafeno, em particular pode-se formar uma camada protetora antirriscos e/ou uma camada impermeável.

[0084] Numa forma de realização, as camadas impermeáveis e antirriscos podem ser combinadas e adicionadas conjuntamente numa deposição única.

[0085] Numa forma de realização, a seguir à deposição de pelo menos uma camada de carbono, o substrato têxtil, em particular a fibra ou têxtil pode ser usado num circuito elétrico, com uma fonte de corrente que aplique uma voltagem, instigando a circulação da corrente elétrica. O circuito elétrico pode incluir outros componentes eletrónicos, ou simplesmente aquecer a temperatura.

[0086] São agora apresentados alguns exemplos de aplicação da presente divulgação.

[0087] Numa forma de realização, a preparação de pelo menos uma camada de grafeno pode ser realizada da seguinte forma: a camada/filme de grafeno pode ser preparado por crescimento com deposição química em vapor, numa câmara de reação de paredes frias, usando fontes de metano e carbono e folha de cobre puro com espessura adequada, em particular com uma espessura de 0,025 mm que está, por exemplo, comercialmente disponível na Alfa Aesar. A folha de cobre foi previamente aquecida a 1035 °C sob H2 durante 10 minutos. O crescimento efetuou-se sob H2 e CH4 durante 5 minutos, sendo posteriormente arrefecida durante 10 minutos sob Árgon. O controlo da espessura e qualidade do grafeno foi efetuado por microscopia ótica e espectroscopia de Raman.

[0088] Numa forma de realização, a preparação de uma solução de grafeno pode ser realizada da seguinte forma: a solução de grafeno foi preparada por ultra sonificação da grafite em etanol/água, em particular 1 de etanol: 1 de água, em particular 1 g de flocos de grafite foi adicionado a uma solução de 100 ml de etanol/água, e sujeito a ultra sonificação, em particular durante 2 horas à temperatura ambiente. Os flocos não exfoliados de grafite foram retirados por centrifugação, em particular a 1700xg.

[0089] Numa forma de realização, a transferência de filme de grafeno foi realizada da seguinte forma: o filme de grafeno foi protegido por uma camada de polimetil metacrilato (PMMA), depositada por deposição por centrifugação, numa das faces de cobre. A outra face foi limpa por plasma de árgon.

[0090] Numa forma de realização, o cobre foi eliminado numa solução de persulfato de amónia, em particular uma solução de 0,1 M de persulfato de amónia, e a folha de grafeno e PPMA suspensa na solução foi lavada várias vezes com água destilada. A camada ou multicamadas de grafeno foi transferida para o substrato têxtil, em particular fibra ou tecido, e após a adesão ao substrato têxtil, foi lavado com acetona para remoção do PMMA.

[0091] Numa forma de realização, a transferência da solução de grafeno pode ser realizada da seguinte forma: a solução de grafeno foi transferida por deposição por pulverização por lançamento, com secagem ao ar durante alguns minutos.

[0092] Numa forma de realização, uma segunda deposição de uma camada de grafeno foi efetuada após a secagem, usando o mesmo método, para aumentar a uniformidade da deposição.

[0093] Numa forma de realização, foram realizadas medidas de condutividade. a resistência da camada/filme foi medida usando um sistema com pontas de tungsténio e uma unidade de medida Keithley 237, à temperatura ambiente. A resistividade da camada/filme apresentou valores na gama de 525-980 Ohm/sq, e a condutividade da camada/filme apresentou valores na gama dos 150-430 S/cm.

[0094] Numa forma de realização, a avaliação antimicrobiana da divulgação agora apresentada foi também considerada, em particular a avaliação antibacteriana. Desta forma, a avaliação antibacteriana foi realizada da seguinte forma: após a esterilização das amostras, as mesmas foram cobertas com uma suspensão bacteriana com 6><106 CFU/ml de Staphylococcus (S.) aureus ou com uma suspensão com 2><107 CFU/ml de Escherichia (E.) coli e incubadas durante 24h a 37 °C. As bactérias foram diluídas numa solução de 0,85 % de NaCl e tingidas com marcador fluorescente.

[0095] Numa forma de realização, amostras de substratos têxteis com grafeno e de controlo foram testadas para detetar atividade anti-bacteriana. As amostras testes e de controlo foram inoculadas com organismos de teste, em particular S. aureus e E. coli. Após a incubação, as bactérias são eluídas das amostras por extração numa solução neutralizante quantitativa. O número de bactérias presente no líquido foi determinado e a percentagem de redução nas amostras tratadas foi calculada.

[0096] Numa forma de realização, o substrato têxtil anti-bacteriano, em particular as fibras ou tecidos, pode exibir uma taxa de mortalidade bacteriana de 99,9 % após 24h.

[0097] Tabela 1: Dados comparativos de um substrato têxtil sintético agora divulgado com uma ou mais camadas de revestimento de grafeno.

Tabela 2: Dados comparativos da resistência vários substratos têxteis sintético agora divulgados em que um agente dopante é utilizado.

[0098] Tabela 3: Dados comparativos da atividade antimicrobiana e bactericida dos vários substratos têxteis sintéticos agora divulgados.

[0099] Numa forma de realização, substrato têxtil, em particular as fibras ou tecidos, apresentam um crescimento nulo durante pelo menos um período de 14 dias.

[00100] Tabela 4: Dados comparativos da atividade antimicrobiana e bactericida dos vários substratos têxteis sintéticos agora divulgados.

[00101] Os dados apresentados nas tabelas do presente documento demonstram a obtenção de um substrato têxtil sintético descrito na presente divulgação, em que o referido substrato têxtil é condutor, antimicrobiano e bactericida.

[00102] Os resultados das tabelas anteriores mostram que a utilização de agentes dopantes melhora o comportamento do substrato têxtil agora divulgado, tornando-o mais seguro. Estes resultados demonstram claramente que o tamanho, a forma e a polaridade superficial (por exemplo com a adição de agentes dopantes) dos materiais à base de grafeno têm uma forte influência na atividade antimicrobiana e bactericida.

[00103] Ainda que na presente divulgação se tenham somente representado e descrito realizações particulares da mesma, o perito na matéria saberá introduzir modificações e substituir umas características técnicas por outras equivalentes, dependendo dos requisitos de cada situação, sem sair do âmbito de proteção definido pelas reivindicações anexas.

[00104] As realizações apresentadas são combináveis entre si. As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais.

Data: 22/05/2017

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Uso do substrato têxtil sintético que compreende um polímero têxtil e um revestimento de pelo menos uma camada de grafeno, em que o polímero têxtil é selecionado de uma lista constituída por: polipropileno, polietileno, polilactato, nylon, poliamida e suas combinações, como condutor e antimicrobiano.
2. Uso do substrato têxtil de acordo com a reivindicação anterior em que a camada de grafeno reveste 50-100 % de uma superfície do substrato têxtil, de preferência entre 80-100 %.
3. Uso do substrato têxtil de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a camada de grafeno é uma monocamada de grafeno ou uma multicamada de grafeno.
4. Uso do substrato têxtil de acordo com a reivindicação anterior em que a multicamada de grafeno compreende entre 2-10 camadas de grafeno, de preferência de 3-7 camadas de grafeno.
5. Uso do substrato têxtil de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a camada de grafeno ou a multicamada de grafeno é translúcida.
6. Uso do substrato têxtil de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o revestimento de camada de grafeno compreende ainda um polímero termoplástico, um elastómero ou, suas misturas.
7. Uso do substrato têxtil de acordo com a reivindicação anterior em que o revestimento de camada de grafeno compreende 0,001-5 % (m/m), de preferência 0,001-1 % (m/m) do polímero termoplástico ou do elastómero ou das suas misturas.
8. Uso do substrato têxtil de acordo com as reivindicações anteriores 6-7 em que o polímero termoplástico é selecionado da seguinte lista: polivinilalcool, polimetilmetacrilato, poliimida, ou suas combinações.
9. Uso do substrato têxtil de acordo com as reivindicações anteriores 6-7 em que o elastómero é selecionado da seguinte lista: polimetilmetacrilato, poliimida, polidimetilsiloxano ou suas combinações.
10. Uso do substrato têxtil de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o substrato têxtil é obtido por extrusão, polimerização, fiação, coagulação, fusão ou estiragem.
11. Uso do substrato têxtil de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o substrato têxtil é uma fibra têxtil, uma monofibra têxtil, um multifilamento ou um tecido.
12. Uso do substrato têxtil de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o substrato têxtil compreende ainda um adesivo.
13. Uso do substrato têxtil de acordo com a reivindicação anterior em que o substrato têxtil compreende uma percentagem máxima de 10 % (m/m) do adesivo.
14. Uso do substrato têxtil de acordo com as reivindicações 12-13 em que o referido adesivo é selecionado da seguinte lista: acetato de polivinil, policarbonato, poliacrilato, polimetacrilato, poliestireno, poliacrilonitrilo, cloreto de polivinil, polibutadieno, poliisopreno, polieter, poliéster, silicone, pirrole, acetato de vinil, polivinil álcool, poliimida, ou suas combinações.
15. Uso do substrato têxtil de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a camada de qrafeno é obtida por deposição de vapor em folha de cobre, ou obtida por ultrassonificação de qrafite em solução aquosa.
16. Uso do substrato têxtil de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o substrato ainda compreende um agente dopante.
17. Uso do substrato têxtil de acordo a reivindicação anterior em que o agente dopante é ácido nítrico, peróxido de hidrogénio, fluoreto de césio, carbonato de césio, amónia, cloreto de ferro ou suas combinações.
18. Uso do substrato têxtil de acordo com a reivindicação anterior em que o agente dopante é ácido nítrico e fluoreto de césio ou, ácido nítrico e carbonato de césio ou, fluoreto de césio e carbonato de césio.
19. Uso do substrato têxtil de acordo com a reivindicação anterior em que o substrato têxtil é poliamida.
20. Uso do substrato têxtil de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que o referido substrato compreende uma resistência entre 50-50000 Ohm/sq, de preferência entre 50-5000 Ohm/sq, mais de preferência 50-1000 Ohm/sq.
21. Uso do substrato têxtil de acordo com a reivindicação anterior em que o referido substrato compreende uma resistência entre 100-900 Ohm/sq.
22. Uso do substrato têxtil de acordo com a reivindicação anterior em que o referido substrato compreende uma resistência entre 150-450 Ohm/sq.
23. Uso do substrato têxtil de acordo com as reivindicações anteriores em que o referido substrato compreende uma condutividade pelo menos superior a 100 S/cm.
24. Uso do substrato têxtil de acordo com a reivindicação anterior em que a condutividade do referido substrato é superior a 450 S/cm, de preferência superior a 600 S/cm, mais de preferência superior a 750 S/cm.
25. Uso de um dispositivo eletrónico para monitorização médica, de um dispositivo médico, de um dispositivo de segurança camuflado, de um dispositivo luminescente, de um dispositivo termoelétrico, ou de uma bateria, que compreende a utilização do substrato têxtil divulgado nas reivindicações 1-24 como condutor e antimicrobiano. Data: 11/08/2017