Ученые Томского политеха разработали новый материал для «умной» одежды на основе нейлоновой ткани и восстановленного оксида графена. Гибридный текстиль сохраняет свои свойства при стирке и обладает электропроводностью, что, по мнению авторов, позволяет использовать его для создания текстильных сенсорных платформ. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Одно из актуальных научных направлений сегодня – разработка гибкой текстильной электроники для «умной» одежды. По мнению ученых Томского политехнического университета, текстильная электроника имеет преимущества перед гибкими устройствами на основе полимеров, поскольку текстиль обеспечивает тесный контакт с кожей и позволяет создавать удобные, легкие и компактные датчики, способные считывать пульс, давление и другие показатели человеческого организма.
Посетитель предъявляет QR-код для проверки при входе в Государственный музей изобразительных искусств имени А. С. Пушкина в Москве — РИА
Ученые группы TERS-Team Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета под руководством профессоров Евгении Шеремет и Рауля Родригеса синтезировали гибридный проводящий материал на основе синтетической ткани. Для этого они нанесли на нейлон оксид графена, который потом обработали лазером. Полученный композит прост в изготовлении и стабилен даже после нескольких стирок.
При лазерной обработке нейлон плавится, в результате происходит не просто формирование покрытия – частицы графена внедряются в волокна ткани, сообщила профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.
«
«Это обеспечивает улучшенные механические свойства полученного композита. Он устойчив к воздействию ультразвука, растяжению и стирке с моющими средствами, поэтому его можно использовать для модификации повседневной одежды. После обработки лазером материал становится электропроводящим и может применяться в качестве активного материала для сенсоров. Особенно важно, что такие структуры произвольной формы можно использовать в готовом виде без дополнительной защиты или изоляции, которая часто требуется для таких материалов», – рассказала она.
По ее словам, созданный текстиль также можно сделать антибактериальным с помощью наночастиц серебра. Для этого ученые нанесли на гибридный текстиль нитрат серебра и облучили его лазером. В результате на поверхности ткани сформировались серебряные частицы, обладающие антибактериальным эффектом.
«Осажденные частицы серебра обладают уникальными оптическими свойствами плазмонных частиц. Это делает наш гибридный текстиль перспективным для создания оптических сенсоров. Частицы серебра позволяют считывать с помощью оптических методов спектроскопии сигналы, «описывающие» химию поверхности. Так, при помощи серебра мы провели серию успешных экспериментов по обнаружению вещества модельного красителя и глюкозы», – сообщила ассистент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Анна Липовка.
Ученые протестировали возможность использования композитов в качестве сенсоров для записи жестов, измерения пульса в реальном времени и распознавания голоса. В ходе экспериментов они внедрили датчики в перчатку, изготовленную из смеси нейлона, спандекса и полиэстера. Полученные результаты, по мнению авторов, открывают путь к разработке безопасных и комплексных мультисенсорных платформ, которые можно напрямую интегрировать в повседневно используемые ткани.
Исследование выполнено при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет-2030». Томский политех участвует в программе по треку «Исследовательское лидерство» с тремя стратегическими проектами – «Энергия будущего», «Инженерия здоровья» и «Новое инженерное образование».
Обсуждение