В ТПУ разработали электропроводящий текстиль для «умной» одежды

Новый материал — текстильную электронику — для «умной одежды» разработали ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета (ТПУ), 26 июля сообщает пресс-служба вуза.

За основу новой разработки текстильной электроники взята нейлоновая ткань, которую далее «смешали» при помощи лазерной обработки с восстановленным оксидом графена.

Исследование образовавшегося в результате гибридного текстиля показало его устойчивость к ультразвуковой стирке, моющим средствам и деформации при стирке, что позволяет использовать его в повседневной одежде. Поскольку данный материал благодаря оксиду графена стал электропроводящим, то его можно применять для создания текстильных сенсорных платформ.

Результаты исследований ученые представили в статье «Текстильная электроника с лазерно-индуцированными графеновыми/полимерными гибридными волокнами», опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces (Q1; IF: 9,441), который поместил ее на обложку.

Текстильная электроника всё чаще рассматривается при разработке датчиков для «умной» одежды, считывающих пульс, давление и другие показатели организма человека, заменяя собой гибкие устройства на основе полимеров. Такой переход вызван тем, что текстиль обеспечивает более тесный контакт с кожей, позволяя создавать удобные, легкие и компактные датчики.

Гибридный проводящий материал на основе синтетической ткани и графена, созданный в ТПУ исследовательской группой TERS-Team под руководством профессоров Евгении Шеремет и Рауля Родригеса, прост в изготовлении и очень стабилен.

Профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Евгения Шеремет так прокомментировала результаты работы группы:

«При лазерной обработке нейлон плавится, в результате происходит не просто формирование покрытия — частицы графена внедряются в волокна ткани. Это обеспечивает улучшенные механические свойства полученного композита. Он устойчив к воздействию ультразвука, растяжению и стирке с моющими средствами, что позволяет использовать его в повседневной одежде. Кроме того, 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».

Новый материал можно сделать антибактериальным, для этого ученые нанесли на гибридный текстиль нитрат серебра и облучили лазером. Серебряные частицы, сформировавшиеся в результате на поверхности ткани, обеспечивают ей антибактериальные свойства.

«Осажденные частицы серебра обладают уникальными оптическими свойствами. Это делает наш гибридный текстиль перспективным для создания оптических сенсоров. Будучи плазмонными частицами, они позволяют считывать с помощью оптических методов спектроскопии сигналы, „описывающие“ химию поверхности. Мы провели серию успешных экспериментов по обнаружению вещества модельного красителя и глюкозы при помощи серебра», — подчеркнула первый автор статьи, ассистент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Анна Липовка.

Исследователи доказали возможность использования разработанных ими композитов в качестве сенсоров для распознавания голоса, записи жестов и измерения в реальном времени пульса. Для этих целей в ходе экспериментов датчики из нового материала встраивались в перчатку, которую изготовили из смеси нейлона, спандекса и полиэстера.

Полученные результаты исследования качеств гибридного текстиля доказывают его перспективность для создания безопасных и комплексных мультисенсорных платформ, которые напрямую могут быть интегрированы в повседневно используемые ткани, отмечают разработчики.