Know-how pro polymerní tkaninu reagující na vnější stimuly

Budoucnost nositelných technologií a měkké robotiky udělala nedávno velký krok dopředu, když byla oznámena inteligentní textilie, která reaguje na dva různé vnější podněty dvěma různými způsoby.

Jedná se o světově první úspěch, který otevírá dveře široké řadě potenciálních aplikací. Při použití elektrického proudu se textilie ohýbá a při zahřívání mění barvu. Mohlo by to být materiálem pro výrobu oblečení, které nositele zahřeje v chladném dni, nebo pro výrobu nárazníků vozidla, které se po srážce vrátí do svého původního tvaru.

Tato programovatelná tkanina vyrobená z polymerních nanokompozitních vláken z recyklovaného plastu je výsledkem výzkumu provedeného na University of Waterloo v Kanadě.

„Jako nositelný materiál má téměř nekonečný potenciál ve hrách a zážitcích s umělou inteligencí, robotikou a virtuální realitou,“ řekl Dr. Milad Kamkar, profesor chemického inženýrství, který se studie zúčastnil. „Představte si, že cítíte teplo nebo fyzický dotek, který umožňuje prožít hlubší zážitek ve virtuálním světě.“

Tkanina je vyrobena kombinací vysoko-technologických polymerních kompozitů a nerezové oceli ve tkané struktuře, což uděluje svobodu v designu a širokou kontrolu vlastností tkaniny.

Aby toho bylo dosaženo, studie vysvětluje: „…útkové příze tkaniny sestávaly z polyethylentereftalátu (PET) a termochromních mikrokapslí (TMC) zpracovaných prostřednictvím dvoušnekového extrudéru. Osnovní příze tkaniny byly složeny ze směsných přízí (PET/vlákna z nerezové oceli [SSF]) z polyesterových vláken (PET) s SSF, které přidávají systému elektrické vlastnosti. Tkanina byla nakonec utkána na tkalcovském stavu podle struktury plátnové vazby.“

Tým také zveřejnil video důkaz účinnosti jejich nové nanotextilie ve videu, kde lze jasně vidět, že látka mění barvu pod teplem domácího vysoušeče vlasů, ohýbá a vyrovnává se, při působení malého elektrického proudu.

Ve srovnání s dřívějšími systémy může být tkanina aktivována také nižším napětím, což zvyšuje její energetickou účinnost a snižuje náklady. Je také vhodný pro použití v biomedicínských zařízeních a senzorech prostředí, protože nižší napětí umožňuje integraci do menších, přenosnějších zařízení.

„Myšlenka těchto inteligentních materiálů byla poprvé zrozena z biomimikry,“ řekl Kamkar, ředitel Multi-scale Materials Design (MMD) Center ve Waterloo. "Díky schopnosti vnímat a reagovat na podmínky prostředí, jako je teplota, je to důkaz konceptu, že náš nový materiál může interagovat s prostředím a monitorovat ekosystémy, aniž by je poškodil."

Výzkumný tým nyní pracuje na zlepšení výkonu tvarové paměti tkaniny pro lepší využití v oblasti robotiky. Cílem je zkonstruovat robota, který dokáže efektivně nosit a přemísťovat zboží při plnění úkolů.

V současnosti lze tvarovou paměť tkaniny a schopnost měnit barvu ovládat změnou designu jednotlivých vláken ve struktuře tkaniny v mikroměřítku.

Jedná se o nový typ polymeru, který je výsledkem šťastného spojení měkkých a pevných materiálů. Sofistikovaná technologie kombinuje nízkou energetickou náročnost, cenovou dostupnost a přesnost, díky čemuž je ideální pro vývoj nové generace inteligentních gadgetů.

Co je ale důležitější, je to známka toho, jak analýza polymerů v mikro a dokonce nanoměřítku ovlivňuje svět kolem nás. Lepší pochopení a aplikace surovin, nanotechnologií a polymerních složek tvoří budoucnost povlaků, plastů, obalů, robotiky, lékařských implantátů a nyní dokonce textilií reagujících na vnější stimuly.

Zdroj foto: This is Engineering from Pexels, XR EPO on Unsplash, Albin Berlin on Pexels, & Waterloo University