Ученые ТПУ смешали нейлонную ткань с оксидом графена при помощи лазера. Новая ткань не деформируется при стирке, устойчива к моющим средствам и хорошо проводит ток.
Новый материал для «умной» одежды разработали ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030». Статья ученых об этой разработке выбрана для обложки научного журнала ACS Applied Materials & Interfaces (Q1; IF:9,441).
Переход от гибких устройств на основе полимеров к текстильной одежде — научный тренд в мире «умных» датчиков, считывающих показатели человеческого организма. Теперь это будут не только браслеты, часы, кроссовки, очки, но и футболки, перчатки, шапки.
Исследователи группы TERS-Team под руководством профессоров Евгении Шеремет и Рауля Родригеса синтезировали гибридный проводящий материал на основе синтетической ткани и графена. Для этого они нанесли на нейлон оксид графена, который потом обработали лазером.
«При лазерной обработке нейлон плавится и частицы графена внедряются в волокна ткани. Это обеспечивает улучшенные механические свойства полученного композита. После обработки лазером материал становится электропроводящим, что позволяет использовать его в качестве активного материала сенсоров. Особенно важно, что наши композиты произвольной формы можно использовать в готовом виде без изоляции, которая обычно требуется для материалов, изготовленных с помощью лазера», — пояснила профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.
А если в материал добавить серебро, он станет еще и антибактериальным. Ученые нанесли серебро в виде нитрата на ткань облучили ее лазером. Благодаря этому у текстиля появились уникальные оптические свойства, что сделало его пригодным для создания оптических сенсоров. Они могут считывать сигналы, которые описывают химию поверхности — например, обнаружить на ней глюкозу или красители.
Ученые показали возможность использования композитов в качестве сенсоров для записи жестов, измерения пульса в реальном времени и распознавания голоса. В ходе экспериментов датчики 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.