Vlákna reagujúce na teplo umožnia výrobu morfujúcich tkanín
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 2. 11. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci vytvorili lacné vlákno, ktoré sa v reakcii na teplo zmršťuje a po odstránení tepla opäť nadobúda svoj tvar. Toto vlákno, ktoré je kompatibilné s existujúcimi strojmi na výrobu textilu a nie je závislé od senzorov alebo iného hardvéru, by mohlo mať obrovské množstvo využití.
Výskumníci už nejaký čas pracujú na výrobe vlákien meniacich tvar, ktoré by sa dali zabudovať do textílií na rôzne účely, od udržiavania tepla pre ľudí až po obloženie lietadiel. Mnohé z nich si však vyžadujú hardvér, ktorý ich robí nepraktickými na použitie mimo laboratórnych podmienok.
Výskumníci z MIT a Severozápadnej univerzity teraz vyvinuli lacné aktualizačné vlákno s názvom FibeRobo, ktoré mení tvar v závislosti od teploty a je kompatibilné s existujúcimi strojmi na výrobu textilu. To znamená, že má veľký potenciál na použitie v reálnom svete.
„Textil používame na všetko,“ povedal Jack Forman, hlavný autor štúdie. „Vyrábame lietadlá z kompozitov vystužených vláknami, pokrývame Medzinárodnú vesmírnu stanicu látkou chrániacou pred žiarením, používame ich na osobné vyjadrenie a výkonnostné oblečenie. Tak veľa z nášho prostredia je prispôsobivého a reagujúceho, no jedna vec, ktorá musí byť najviac prispôsobivá a reagujúca - textílie - je úplne inertná“.
Aby vedci vytvorili vlákno, ktoré by sa mohlo pohybovať a meniť tvar a zároveň by bolo kompatibilné s bežnými postupmi výroby textílií, obrátili sa na elastomér z tekutých kryštálov (ďalej len ako ETK). Tekutý kryštál je rad molekúl, ktoré môžu prúdiť ako kvapalina, ale keď sa nechajú usadiť, poskladajú sa do kryštálového usporiadania.
Tieto kryštálové štruktúry začlenili do pružnej elastomerovej siete. Keď sa na ETK aplikuje teplo, kryštály sa rozpadnú a stiahnu elastomér k sebe, čo spôsobí, že sa vlákno stiahne. Po odstránení tepla sa molekuly vrátia do pôvodného usporiadania.
Vlákno sa vytvorí pomalým vytláčaním zahriatej živice ETK cez dýzu a jej vytvrdzovaním UV svetlom. Svetlo musí byť správne. Slabé svetlo spôsobuje, že sa materiál oddeľuje a odkvapkáva, zatiaľ čo príliš jasné svetlo spôsobuje jeho zhlukovanie. Vlákno sa potom ponorí do oleja, aby získalo klzký povlak, a opäť sa vytvrdí silným UV svetlom, čím sa vytvorí silné a hladké vlákno. Nakoniec sa zhromaždí do cievky a namočí sa do prášku, aby mohlo ľahko skĺznuť do strojov na výrobu textilu.
„Je veľa gombíkov, ktorými môžeme otáčať,“ povedal Forman. „Vymyslieť tento proces od základov dalo veľa práce, ale v konečnom dôsledku nám to dáva veľkú slobodu pre výsledné vlákno“.
Proces od chemickej syntézy po hotovú cievku trvá približne jeden deň a vyprodukuje sa z neho približne kilometer vlákien pripravených na použitie. Vlákno, ktoré výskumníci nazvali ako FibeRobo, sa dá vyrobiť za 20 centov za meter, čo je približne 60-krát lacnejšie ako komerčne dostupné vlákna meniace tvar. Môže sa zmrštiť až o 40 % bez toho, aby sa ohlo, hoci verzia bezpečná pre pokožku sa zmrští asi o 25 %.
Vlákno sa dá bez akýchkoľvek úprav procesu použiť do priemyselných šijacích a pletacích strojov a nepriemyselných ručných tkáčskych stavov, ako aj na háčkovanie. Na otestovanie schopností vlákna FibeRobo výskumníci použili priemyselný pletací stroj na vytvorenie kompresnej bundy pre Formanovho psa, ktorá dokáže „objať“ domáce zviera pomocou signálu Bluetooth zo smartfónu. Použili ho aj na vytvorenie vyšívanej adaptívnej športovej podprsenky, ktorá sa utiahne, keď používateľka začne cvičiť.
Výskumníci plánujú, že chemické zložky vlákna FibeRobo budú recyklovateľné alebo biologicky odbúrateľné a zefektívnia proces syntézy polyméru, aby si ho používatelia bez laboratórnych znalostí mohli vyrobiť sami.
Výskumníci dúfajú, že v budúcnosti si ľudia budú môcť kúpiť vlákno FibeRobo v obchode s remeselnými výrobkami, podobne ako klbko priadze, a použiť ho na vytvorenie vlastných morfovacích výrobkov.
Štúdia bola prezentovaná na 36. výročnom sympóziu ACM o softvéri a technológii používateľského rozhrania. Vo videu na začiatku článku alebo priamo TU si môžete pozrieť ako tím z MIT predvádza schopnosti vlákna FibeRobo.
