НАНОТЕХНОЛОГИИ В ОДЕЖДЕ

NANOTECHNOLOGY IN CLOTHES

Karina Shaikhutdinova

master's degree on faculty of Design and Software Engineering, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

Нано-текстиль - это развивающееся и интересное применение нанотехнологий. Оно включает в себя работу с нано-волокнами на атомном и молекулярном уровнях с целью изменения их свойств. Эта новая технология может привести к созданию невероятной одежды, такой как водонепроницаемая и не загрязняющая окружающую среду одежда, носки без запаха и «умная» одежда, которая может улучшить климат-контроль.

ABSTRACT

Nano-textiles are an evolving and interesting application of nanotechnology. It involves working with nanofibers on the atomic and molecular levels to change their properties. This new technology can lead to the creation of incredible clothes such as waterproof and environmentally friendly clothes, odourless socks and «smart» clothes that can improve climate control.

Ключевые слова: нано-технологии, серебро, нано-частицы, одежда.

Keywords: nanotechnology, silver, nanoparticles, clothing.

Постоянно растущий спрос на изысканные ткани с особыми свойствами и исключительным комфортом стимулирует потребность в использовании нано-технологий в этой отрасли. Все больше компаний используют нано добавки для улучшения характеристик поверхности одежды, таких как водонепроницаемость/пятноустойчивость, УФ-защита, устойчивость к морщинам, долговечность цвета, огнестойкость и улучшенные тепловые характеристики.

Несмотря на то, что эти нано-ткани являются антимикробными, прочными и интеллектуальными, они также представляют определенный риск для пользователя и окружающей среды.

Одежда с нано-частицами серебра. Нано-частицы серебра являются антимикробными по своей природе и в настоящее время широко используются в спортивной одежде для устранения неприятных запахов от пота. Однако последние исследования показали, что нано-серебро будет представлять большую опасность для окружающей среды.

Нано-частицы серебра в одежде могут вызвать увеличение концентрации ионов серебра в сточных водах, осадок из которых может попасть в сельскохозяйственные угодья в качестве удобрения. Они также вредны для микробов и водных организмов даже при низких концентрациях и могут привести к эволюции бактерий, устойчивых к антибиотикам.

Согласно исследованию Рикарда Арвидссона, проведенному на станции очистки сточных вод в Гетеборге (Швеция), нано-серебро в одежде является одним из крупнейших источников серебра в сточных водах. Концентрация серебра в одежде, использованной в исследовании, варьировалась от 0,003 до 1400 мг/кг. Исследование показало, что количество серебра в осадке в значительной степени зависит от концентрации серебра в обработанной одежде. Рикард Арвидссон считает, что эта передовая технология использования нано-серебра в одежде крайне вредна для окружающей среды, и для ее обуздания необходимо либо использовать в одежде меньшее количество нано-серебра, либо ограничивать использование такой одежды [2, с. 164].

Гидроизоляция с помощью нанотехнологий. Исследователи из Университета Цюриха сделали эту ткань из полиэфирных волокон, которые покрыты мельчайшими силиконовыми нитями.

Принцип водонепроницаемости ткани заключается в том, что силиконовые нано-волокна шириной 40нм чрезвычайно гидрофобны по своей природе. Более того, их шиповидная структура усиливает этот химический состав поверхности и образует защитное покрытие на ткани.

Покрытие улавливает тонкий слой воздуха в ткани и помогает держать воду на расстоянии. Этот слой известен как пластрон и может уменьшить сопротивление внутри воды, что прокладывает путь для интересных применений в купальниках и спортивной одежде.

На сегодняшний день покрытие наиболее эффективно на полиэстере, хотя его можно попробовать и на шерсти, и на хлопке [1].

Персональный климат-контроль. Студент Массачусетского технологического института придумал интересную нано-технологическую идею по превращению одежды в персональную систему климат-контроля. Разработанная им линейка обуви, курток и шлемов ClimaWare может выступать в качестве персональных кондиционеров или обогревателей одним нажатием кнопки.

Куртки могут охлаждаться до 17°C и нагреваться до 40°C, а также могут работать более 8 часов на одном комплекте батареек. Эти куртки могут работать в любых погодных условиях при температуре от -30 до 50°C. Поэтому за исключением полярных регионов, ее можно использовать практически в любом месте на земле.

Принцип, лежащий в основе этой технологии - эффект Пельтье. Когда электричество проходит через два соединенных металла, один охлаждается, а другой нагревается [3].

ClimaWare может быть не первой в своем роде, но эти продукты характеризуются легким весом, что заставляет их найти применение в обороне, здравоохранении, легкой атлетике и других личных целях контроля микроклимата. В настоящее время этот инновационный продукт работает с военными в попытке разработать механизм нагрева/охлаждения в ракетах [5].

Легкая нано-изоляция. Разработка нового типа аэрогеля открыла новые возможности для утепления одежды. Аэрогель десятилетиями использовался в качестве изоляции в космических костюмах, но его хрупкость сделала его непригодным для земного применения.

Ученые придумали более прочный аэрогель, изменив структуру обычных кремнеземистых аэрогелей. Они использовали полимеры, такие как полиимид, которые являются прочными и термостойкими, для усиления кремнеземистых сетей в структуре аэрогеля. Эти полимеры создают поперечные связи внутри структуры, делая ее очень прочной.

Это новое открытие может стать прорывом в области теплоизоляции одежды [4].

Нанотехнологии предоставляют производителям одежды совершенно новые возможности для работы с дизайном. Но, как всегда, существует ряд экологических проблем, связанных с включением наноматериалов в потребительские товары, где путь их утилизации неясен, а загрязнение сточных вод является потенциально огромной проблемой.

Список литературы:

1. Непромокаемая нано-ткань [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: http://www.nanonewsnet.ru/novye-tkani-dlya-odezhdy-budushchego (дата обращения 07.03.2020)
2. Сергеева Е.А. Препараты для придания волокнистым текстильным материалам антибактериальных свойств // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - №17. - 318 с.
3. Эффект Пельтье [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: https://ru.wikipedia.org/ (дата обращения 07.03.2020)
4. Solid smoke material aerogel gets added strength [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: https://www.bbc.com/news/science-environment-19323091 (дата обращения 07.03.2020)
5. Warms in winter [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: https://www.fastcompany.com/1662859/nanotech-clothing-warms-in-winter-cools-in-summer (дата обращения 07.03.2020)