Kanadyjscy naukowcy opracowali innowacyjny materiaÅ‚, który jako pierwszy może reagować jednoczeÅ›nie na dwa różne bodźce: temperaturÄ™ i napiÄ™cie elektryczne. Niedroga w produkcji tkanina, wykonana z nanokompozytowych wÅ‚ókien polimerowych, może zmieniać kolor i ksztaÅ‚t pod wpÅ‚ywem tych bodźców. Toruje to drogÄ™ do szerokiego spektrum zastosowaÅ„: od ubraÅ„ termicznych, przez gry VR, medycynÄ™, aż po przemysÅ‚ motoryzacyjny i kosmiczny.
– OpracowaliÅ›my strukturÄ™ naszej tkaniny i wÅ‚ókien w różnych skalach – poczÄ…wszy od najmniejszej skali nano, poprzez mikro, aż do skali makro. DziÄ™ki kontroli nad materiaÅ‚em w różnej skali byliÅ›my w stanie stworzyć inteligentne tkaniny o precyzyjnie dostosowanych wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ciach. Ciekawym ich aspektem jest to, że mogÄ… zmieniać nie tylko swój ksztaÅ‚t, zachowujÄ…c jego pamięć, ale także kolor, po przyÅ‚ożeniu różnych bodźców, w tym zmian napiÄ™cia i temperatury. InnÄ… ciekawÄ… wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ciÄ… tej tkaniny jest możliwość jej programowania, dziÄ™ki czemu możemy pobudzać do zmiany jej dowolne części – informuje w rozmowie z agencjÄ… Newseria Innowacje Milad Kamkar, adiunkt na Wydziale Inżynierii Chemicznej Uniwersytetu Waterloo w Kanadzie.
WÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci mikrostrukturalne wÅ‚ókien zostaÅ‚y zoptymalizowane tak, by tkanina przy zmianie koloru nie zmieniaÅ‚a ksztaÅ‚tu oraz by daÅ‚o siÄ™ powrócić do poprzedniej barwy. Zmiany strukturalne można osiÄ…gnąć już przy oddziaÅ‚ywaniu napiÄ™ciem 5 V. Aktywacja zmian może ponadto nastÄ™pować selektywnie – po przyÅ‚ożeniu napiÄ™cia w poszczególne fragmenty.
– Tkanina jest zrobiona z wÅ‚ókien polimerowych, wytworzonych technikÄ… elektroprzÄ™dzenia, która sÅ‚uży do przetwarzania polimerów. Posiada również wÅ‚ókna stalowe. CiekawÄ… cechÄ… tych tekstyliów jest możliwość kontroli ich struktury od skali nano, czyli bardzo maÅ‚ej, poprzez skalÄ™ mikro, aż po makro, co pozwala precyzyjnie dostosować jej wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci i reakcje na bodźce. Kolejnym ważnym aspektem tej tkaniny poza możliwoÅ›ciÄ… zmiany koloru i ksztaÅ‚tu jest możliwość kontroli tych reakcji w wymiarze lokalnym na dowolnie wybranej części tkaniny. Ta cecha wyróżnia jÄ… spoÅ›ród innych. Tkanina nie tylko może zmieniać temperaturÄ™ czy kolor, ale te wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci mogÄ… być kontrolowane w różnych jej obszarach, możliwe jest wiÄ™c jej programowanie oraz zmiana koloru i ksztaÅ‚tu w dowolnym miejscu – przekonuje naukowiec.
MateriaÅ‚y reagujÄ…ce na bodźce to nowa kategoria inteligentnych materiaÅ‚ów, które sÄ… w stanie zmieniać swoje okreÅ›lone wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci w reakcji na bodźce zewnÄ™trzne, takie jak ciepÅ‚o, Å›wiatÅ‚o, pH, wilgoć oraz pole elektryczne i magnetyczne. Dotychczas jednak wiÄ™kszość badaczy skupiaÅ‚a siÄ™ gÅ‚ównie na materiaÅ‚ach reagujÄ…cych tylko na jeden z bodźców. Odkrycie badaczy z Kanady z jednej strony może siÄ™ przyczynić do rozwoju technik kamuflażu czy urzÄ…dzeÅ„ bionicznych, a z drugiej – z uwagi na stosunkowo niski koszt wytwarzania – znacznie obniżyć ich cenÄ™.
– Te tkaniny majÄ… wiele różnych zastosowaÅ„. Zacznijmy od zastosowaÅ„ codziennych, takich jak tekstylia regulowane temperaturÄ… lub różnymi czujnikami, na przykÅ‚ad zasÅ‚ona w domu, której kolor zmienia siÄ™ w zależnoÅ›ci od temperatury i jest inny w sÅ‚oneczny letni dzieÅ„, a inny zimÄ…. MogÄ… one również być wykorzystywane w branży mody oraz w wielu zaawansowanych zastosowaniach, na przykÅ‚ad w produktach do opatrywania ran, pozwalajÄ…c na Å‚atwÄ… kontrolÄ™ temperatury w części ciaÅ‚a, gdzie znajduje siÄ™ rana. SÄ…dzÄ™, że w nadchodzÄ…cych latach pole zastosowaÅ„ siÄ™ rozszerzy i obejmie takie dziedziny jak choćby przemysÅ‚ lotniczy i kosmiczny czy automatyka. Jest wiÄ™c wiele branż, do których mogÄ… trafić nasze tkaniny, i obecnie badamy coraz wiÄ™cej możliwoÅ›ci – mówi Milad Kamkar.
Technologia jest także testowana pod kÄ…tem możliwoÅ›ci przenoszenia na niej ciężarów.
WedÅ‚ug Allied Market Research Å›wiatowy rynek inteligentnych polimerów osiÄ…gnÄ…Å‚ w 2019 roku przychody siÄ™gajÄ…ce 4 mld dol. Do 2027 roku rynek ten bÄ™dzie wart niemal 10 mld dol.
