Новая ткань для "умной" одежды

Interfax-Russia.ru - Томские ученые синтезировали электропроводящий текстиль, который можно использовать как активный материал сенсоров.

Фотография пресс-службы Томского политехнического университета

Специалисты Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета (ИШХБТ ТПУ) разработали новый материал для "умной" одежды. За основу ученые взяли нейлоновую ткань и при помощи лазера "смешали" ее с восстановленным оксидом графена (двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом), что позволило сделать текстиль более жизнестойким, а также наделить его особыми свойствами.

"При лазерной обработке нейлон плавится, в результате происходит не просто формирование покрытия, а частицы графена внедряются в волокна ткани. Это обеспечивает улучшенные механические свойства полученного композита. Он устойчив к воздействию ультразвука, растяжению и стирке с моющими средствами, что позволяет использовать его в повседневной одежде", - рассказала профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.

Кроме того, после обработки лазером материал становится электропроводящим, что позволяет делать его активным материалом сенсоров.

"Особенно важно, что наши композиты произвольной формы можно использовать в готовом виде без изоляции, которая обычно требуется для материалов, изготовленных с помощью лазера", - добавила ученый.

Чтобы сделать гибридный текстиль еще и антибактериальным, ученые нанесли на него нитрат серебра, который также облучили лазером. В результате на поверхности ткани сформировались серебряные частицы, убивающие бактерии.

"Осажденные частицы серебра обладают уникальными оптическими свойствами. Это делает наш гибридный текстиль перспективным для создания оптических сенсоров. Будучи плазмонными частицами, они позволяют считывать с помощью оптических методов спектроскопии сигналы, "описывающие" химию поверхности. Мы провели серию успешных экспериментов по обнаружению вещества модельного красителя и глюкозы при помощи серебра", - пояснила в свою очередь ассистент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Анна Липовка.

По данным ученых, полученный композит можно использовать в качестве сенсора для записи жестов, измерения пульса в реальном времени и распознавания голоса.

"В ходе экспериментов датчики также внедрялись в перчатку, изготовленную из смеси нейлона, спандекса и полиэстера. Полученные результаты открывают путь к разработке безопасных и комплексных мультисенсорных платформ, которые можно напрямую интегрировать в повседневно используемые ткани", - уточнили в ТПУ.

Результаты научной работы опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces (Q1; IF:9,441).

Ранее сообщалось, что ученые ТПУ разработали "биоэлектроды" для "умной" одежды. Они позволяют регистрировать электрическую активность сердца, мышц, мозга и другие сигналы человеческого тела. Такие сенсоры простые, недорогие при производстве и в отличие от аналогов работают без использования специального токопроводящего геля, который может вызывать аллергию.

"Сенсоры для "умной" одежды должны не только комфортно и надежно прилегать к телу, но и быть биологически интактны. Совокупность свойств этих электродов уникальна. Исследования на клеточных линиях показали высокую биосовместимость наших электродов. А испытания с участием добровольцев продемонстрировали возможность контактирования сенсоров с кожей не менее 48 часов", - сообщал профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Константин Бразовский.

В настоящее время по проекту завершаются лабораторные тесты. Ученые ТПУ проводят их совместно с коллегами Сибирского государственного медицинского университета. В случае их успеха проект выйдет на уровень доклинических и последующих клинических исследований для регистрации сенсоров как медицинских изделий.

Похожие проекты реализуются и в Красноярске. Так, в конце мая студент Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета (СФУ) Сергей Манелюк вместе с бизнес-партнером Владимиром Ермолаевым выиграл грант в 1 млн рублей на развитие своего бренда "умной" одежды. При ее изготовлении также используют инновационные материалы и технологии адаптации радиоэлектронных компонентов.

"Большая часть выигранных денег пойдет на закупку оборудования, материалов и пилотные партии", - рассказал Манелюк.

В настоящее время в линейке бренда представлены худи-унисекс со вставным магнитным кулером для охлаждения и брюки-джоггеры с подогревом. В скором времени планируется начать серийное производство вещей, отслеживающих показатели физического состояния владельца и изменения условий окружающей среды. Кроме того, разработчики обещают сделать и продавать кроссовки с автошнуровкой, как в фильме "Назад в будущее".

Ранее ученые Сибирского федерального университета усовершенствовали рабочую одежду пожарных, добавив к ней "умные" вкладыши, повышающие износостойкость изделий.

"Этот материал (из которого сделаны вкладыши – ИФ) - хорошо известный сплав никеля и титана под названием "нитинол", практически не подверженный коррозии и отличающийся высокой прочностью. При нагревании изделий из нитинола происходит их быстрое расширение, а последующее остывание возвращает деформированный предмет в изначальную форму", - сообщили в вузе.

"Умный" вкладыш можно поместить между гигиеническим и газонепроницаемым слоями одежды, вшить в воротник куртки, пришить на перчатки или же поместить в шлем пожарного.

"Устойчивость стандартного боевого комплекта одежды пожарного в горящем здании 240 секунд. Предложенные нами вкладыши увеличат это время. В деле спасения людей и животных эти секунды могут оказаться решающими", - сообщила доцент кафедры техносферной и экологической безопасности СФУ Тамара Енютина.

По ее словам, вкладыши предназначены для повседневной форменной одежды. Они ее почти не утяжеляют, при это комплект одежды с нитиноловыми вставками стоит дороже традиционного только примерно на 5%.

"Мы отталкивались от идеи создания "воздушной подушки" внутри перчатки или одежды. Нитиноловые пружины моментально нагреваются, раздвигают слои одежды, и эта своеобразная подушка безопасности страхует руки и все тело пожарного от соприкосновения с раскаленными предметами. После использования, уловив снижение температуры окружающей среды, слои сами сложатся до привычного размера", - добавила соавтор исследования, доцент кафедры техносферной и экологической безопасности вуза Людмила Кулагина.