Из 90 миллионов тонн выбрасываемой ежегодно одежды менее 15% перерабатывается – отчасти потому, что текстиль очень сложно сортировать. Ученые из Мичиганского университета нашли нестандартное решение проблемы. Для простоты сортировки они разработали невидимые нестираемые этикетки из недорогих фотонных волокон. Расскажем об этом открытии подробнее.
Обычные бирки с информацией о ткани часто не доживают до конца срока службы одежды – их можно срезать или стереть. Переработка могла бы стать более эффективной, если в ткань вплетать невидимые бирки. Это как раз то, на что способно новое фотонное волокно.
Его создатели, ученые из Мичиганского университета, рассказали, что позаимствовали идею волокон у самой природы – так устроены крылья бабочки. «Это похоже на штрих-код, вплетенный непосредственно в ткань одежды. Сейчас мы настраиваем свойства волокон таким образом, чтобы сделать их видимыми только в ближнем инфракрасном свете», – объяснил профессор материаловедения и инженерии Макс Штейн.
Системы сортировки в инфракрасном диапазоне уже используются – они определяют разные материалы. Так, ПЭТ-пластик в бутылке с водой выглядит в ближнем инфракрасном свете иначе, чем полиэтилен высокой плотности в молочном кувшине.
Также обстоит дело и с типами тканей – у каждого имеются свои оптические характеристики. Но из-за преобладания на рынке смешанных изделий идентифицировать материал очень сложно.
Для того, чтобы система рециркуляции действительно заработала, важно знать точный состав ткани: переработчик хлопка не хочет платить за одежду, которая на 70% состоит из полиэстера. Естественные оптические сигнатуры не способны обеспечить такой уровень точности, а вот фотонные волокна могут!
За счет чего им это удалось? Дело в том, что создатели метода объединили опыт в области фотоники, который обычно используют в таких продуктах, как дисплеи, солнечные элементы и оптические фильтры, с передовыми текстильными возможностями. Лаборатория долго работала над внедрением фотонных свойств в крупномасштабное производство.
Разработчики выполнили задачу, начав с преформы – пластикового сырья, состоящего из десятков чередующихся слоев. Для этого они использовали акрил и поликарбонат. Несмотря на прозрачность каждого отдельного слоя, комбинация двух материалов преломляет свет, создавая цветовые оптические эффекты. Именно это свойство придает крыльям бабочки мерцание.
Преформу нагревают, а затем механически вытягивают – как ириску – в тонкую прядь волокна. Этим методом можно производить волокна длиной в несколько миль! И самое главное – благодаря своим уникальным свойствам их можно вторично перерабатывать.
Переживать по поводу увеличения стоимости одежды с невидимыми бирками не стоит. Эксперты подсчитали, что фотонные волокна составят лишь 1% от готовой одежды. Это поднимет цену продукта примерно на 25 центов (18,5 рублей) – по аналогии со стоимостью обычных ярлыков.
Фотонная маркировка не только упростит переработку, но и поможет покупателям больше узнать о товаре, где и как его произвели и даже проверить на подлинность фирменные изделия.
Ученые читают, что в скором будущем появятся смартфоны, способные без труда считывать такие невидимые штрих-коды. Это станет полезной функцией как для потребителей, так и для переработчиков.
Недавно разработчики подали заявку на патент и задумываются о продвижении технологии на рынок. Ученых поддержал Национальный научный фонд.
