Projektet pågick mellan november 2021 och maj 2022.
Projektet skulle vidareutveckla en cellulosabaserad lösning för att skapa funktionella nonwoven-material. Innovationsgraden var hög eftersom grafen/kol-behandlade cellulosafibrer skulle skapas med en ny produktionsmetod och integreras i en nonwoven-produkt. Både själva sensorn och ”bas”-textilen skulle vara cellulosabaserad, vilket gjorde den integrerade prototypen helt biobaserad. Projektet strävade också efter att använda lignin/cellulosabaserat kolfibermaterial som ledningar för sensormatrisen.
Ambitionen var att framställa en ny typ av biobaserad trycksensormatris. Denna skulle sedan kunna användas på många sätt till exempel inom sjukvård, fordon och som luftfilter med mera. Projektet var organiserat i en tydlig värdekedja från forskning till tillämpning och med ambitionen att sedan arbeta i stor skala.
-
- Bilden ovan t.v. En cellulosa/grafen-fiberduk framställd med solution blow process, där man lyckats forma sammansatt nonwoven. T.h. En ledande fiber av cellulosa/grafen, tillverkad med elektrospinningsprocess.
-
- Bild ovan: En SEM-bild (d.v.s. tagen med svepelektronmikroskopi) som visar sidoväggar och tvärsnitt för ledning av karboniserade cellulosafibrer, vilka bildas genom en elektrospinningsprocess.
Deltagare
RISE AB, RISE Innventia AB, Cellcomb och 2D fab.
Budget
Projektets budget var 700 kSEK
Därför var detta viktigt
Projektet ville ta fram ett material som var cellulosabaserat, smart och som skulle kunna integreras i befintliga cellulosafibertextilier. Det nya materialet skulle bli tekniskt unikt och ha en enorm kommersiell potential eftersom det skulle tillverkas av hållbart material. Genom att lägga till funktionalitet på fibernivå, inuti fibern, öppnades ny värld av möjligheter för textilier och nonwoven-material.
Förväntade resultat
Projektet förväntades ta fram en prototyp av en trycksensormatris, som skulle vara integrerad i en befintlig nonwoven-produkt. Man skulle också i liten skala i laboratorium verifiera ett prestandahöjande kommersiellt grafenmaterial.
Konkreta resultat och leverabler
- Projektet har verifierat sin hypotes.
Man har tillverkat en trycksensormatris av biobaserade material som är fullt fungerande. Trycksensormatrisen är gjord av följande material: nonwoven lakan av cellulosa, barriärfolie, kolfiberkomposit; cellulosa nonwoven trycksensor och kolfibrer.
- Projektet har testat att göra ledande och tryckkänsliga kompositer av grafen och cellulosa.
Grafen erbjuder möjligheten att göra cellulosa-kolfiberduken ledande med mindre mängd kolmaterial. Det kommer att göra processen lättare att kontrollera och resultera i ett mer flexibelt kompositsensormaterial.
Tre tillvägagångssätt har testats inom detta projekt: solution blow med grafen och regenererad cellulosa; elektrospinning med grafen och regenererad cellulosa samt doppbeläggning med grafensuspension. Alla tre tillvägagångssätten visar några lovande resultat, även om mer arbete krävs för att optimera både grafenstorleken och sammansättningsprocessen.
- Projektet har framgångsrikt karboniserat cellulosafiber och kan uppnå en konduktivitet på 108,9 S/cm.
Elektrospinningsprocessen har utvecklats för att tillverka cellulosafibrerna, och en hög grad av karbonisering har uppnåtts även i det efterföljande steget.
- Projektet har gjort upp en preliminär plan för värdekedjan från material till produkt.
Bilden nedan visar kartläggning av värdekedjan:
Figuren ovan: Fiskbenssdiagram som visar värdekedjan för en framtida trycksensormatrisprototyp.
Extern synlighet
Projektet presenterades på LOPEC-konferensen i München 2022. Projektet har även deltagit i en OE-tävling med en demo, samt etablerat kontakter med tillverkare och slutproduktstillverkare.
Nästa steg
Resultaten hittills är lovande, och visar på en väl presterande biobaserad trycksensormatris. Åtgärder måste dock vidtas för att öka TRL, MRL och SRL ytterligare. För att göra detta ämnar projektet söka till Hypotesprövning steg 2
Projektet måste kontrollera varje block i värdekedjan, identifiera och få in nya partners. I en eventuell fortsättning kommer två teman att vara lika viktiga, dels uppskalning, dels att utveckla användningsfall.
