Что умеет «умный текстиль»

К то бы мог подумать, что в такую консервативную отрасль хозяйства, как производство тканей, одежды, обуви, в начале XXI века начнут активно внедрять передовые наукоемкие технологии! Современный текстиль не всегда похож на ткань в привычном понимании. Трудно представить себе тканевое волокно прочнее стальной проволоки, но и такое есть: из него изготовляют кузова болидов «Формулы-1», детали самолетов и ракет. Из нетканого текстиля делают бронежилеты и спецкостюмы, защищающие от радиации и химической атаки.

Иллюстрация: Е. Силина

Однако поистине фантастическими возможностями обладает «умный текстиль» (smart, intelligent textile), из которого уже сегодня шьют армейскую форму, экипировку для космонавтов, обмундирование для спасателей и людей, работающих в экстремальных условиях, одежду для спорта и отдыха.

Что же такое «умный текстиль»? Это материалы, которые изменяют свои характеристики в зависимости от внешних условий — реагируют на них и приспосабливаются к ним. Это ткани-«хамелеоны», меняющие цвет при изменениях освещения или температуры, ароматные и репеллентные ткани, отпугивающие кровососущих насекомых. Мечта лентяев — ткань, отталкивающая масло, воду, грязь: ее не нужно стирать, потому что невозможно испачкать. Термобелье, обеспечивающее оптимальную температуру, и антимикробное, в том числе постельное белье, защищающее от вредных микроорганизмов. Майки и футболки, контролирующие сердечный ритм, дыхание, давление, способные подать сигнал при неблагополучии и даже оказать первую помощь. Все это — «умный текстиль».

Как его делают? Еще раз вспомним далекий 1959 год, когда американский физик Ричард Фейнман выдвинул гениальную идею о возможности создания веществ и объектов методом «поштучной атомарной сборки». Он предложил и новый термин — «нанотехнология», то есть набор технологий или методик получения принципиально новых материалов путем манипулирования с мельчайшими частичками вещества размером от 1 до 100 нанометров, или наночастицами.

На стадии производства любого химического волокна в его структуру можно ввести наполнитель — отдельные наночастицы, например углерода, оксидов металлов, природных минералов, или так называемые нанокапсулы-контейнеры, в которые помещены молекулы душистых, лечебных, бактерицидных, репеллентных и других веществ. Такая ткань при соприкосновении с кожей начинает хорошо пахнуть, поддерживает благоприятный микроклимат, выделяет нужный лекарственный или косметический препарат.

Наночастицы в виде наноэмульсий можно наносить на поверхность уже готовой ткани. Если наноэмульсия содержит фторуглеродные полимеры, получится самоочищающийся материал — к ткани не пристают никакие загрязнения. Кремниевое покрытие не прожгут и капельки расплавленного металла с температурой, превышающей тысячи градусов: они скатятся с него, словно капли воды с зонтика.

Самый умный «умный текстиль» — сенсорный, или электронный. В тканевое волокно встраиваются миникомпьютеры, которые в постоянном режиме следят за параметрами работы сердца, легких, сигнализируют о местонахождении человека в одежде из такой ткани, посылая информацию на удаленный компьютер. Текстильные напольные покрытия с встроенными в них микрочипами-светодиодами в случае пожара или другой опасной ситуации будут высвечивать яркие дорожки с указателями путей выхода.

Ткани-«хамелеоны» изначально разрабатывались как армейский камуфляж, маскирующий приборы ночного видения, военную экипировку — униформу, палатки, укрывные чехлы для техники. Получают их нанесением нанокапсулированных препаратов — фото-, термо- и гидрохромных красителей — на ткань. Цвет меняется под действием освещения, температуры, влажности или электрического поля. Изменение задано заранее составом красителя: на ткани может появиться четкий рисунок или она просто будет медленно менять цвет. Однотонная серая кофточка из ткани с фотохромным красителем на улице в солнечный день превратится в яркий наряд. На брюках, окрашенных термохромным красителем, в местах, где они касаются тела человека, под воздействием тепла начнется игра цветов. Немаловажно и то, что наночастицы, будучи сверхмалых размеров, не закупоривают естественные микропоры-капилляры тканевого волокна. Одежда остается дышащей, гигроскопичной и комфортной в носке.

Где можно увидеть и купить такие чудесные вещи? Пока вы не найдете их в соседнем магазине. К началу XXI века это были в основном разработки военных ведомств США, Японии, Германии, Китая и Индии (к сожалению, Россия не входит в этот список), и предназначались они для нужд обороны. Время идет, и сейчас антимикробное и термобелье уже продается в европейских супермаркетах. Западные компании выпустили на рынок меняющие расцветку платья, ткани, охлаждающие участки тела с повышенным потоотделением, «умные футболки», регистрирующие пульс и частоту дыхания, кроссовки, отмечающие пробег спортсмена, спортивные костюмы, умеющие поглощать тепло, выделяемое телом человека при нагрузках, и возвращать его, когда теплоотдача тела уменьшается. Конечно, пока нет поточного производства, стоимость новинок остается очень высокой. И все же эпоха «умного текстиля» началась.