Канадцы создали светящуюся и не боящуюся воды ткань

Испытание светящейся ткани в водеYunyun Wu et al. / Matter, 2020

Канадские инженеры создали тонкую двуслойную нейлоновую ткань, способную светиться под действием электричества. Она состоит из двух слоев нейлоно-полиуретановой ткани с нанесенным слоем золота, выступающих в качестве пары электродов, а также расположенного между ними эластичного и полупрозрачного излучающего слоя. Такую ткань можно мыть, растягивать и прикасаться к ней, несмотря на электрический ток. Статья опубликована в журнале Matter.

Инженеры давно работают над созданием умной одежды со встроенной электроникой, позволяющей частично заменять дополнительные устройства. Например, Google вместе с Levi’s выпустила умную куртку с сенсорной панелью для управления смартфоном, а Ford создала умную куртку для велосипедистов со встроенными «поворотниками». Как и в почти всех других подобных устройствах, вне зависимости от того, серийные они или нет, в этой куртке в качестве источника света используются жесткие модули со светодиодами. Есть и другие подходы к созданию светящейся одежды, но и они обычно основаны на жестких компонентах, таких как оптоволокно.

Трисия Кармайкл (Tricia Carmichael) и ее коллеги из Уинсорского университета разработали метод создания гибкой и полупрозрачной ткани, способной светиться под действием тока. За основу ученые взяли нейлоно-полиуретановую ткань с плотностью 10 денье, по составу и строению похожую на ткань колготок.

Два слоя ткани выступают в качестве пары электродов с двух сторон от электролюминесцентного слоя. Для того, чтобы непроводящая полимерная ткань могла проводить ток инженеры использовали металлизацию в несколько стадий, при которой сначала на поверхность полимерных волокон наносится катализатор, затем осаждается никель, а после этого никель замещается на биосовместимое и химически инертное золото, которое к тому же хорошо проводит ток.

Исследование с помощью сканирующего электронного микроскопа показало, что на поверхности нейлоновых волокон образуется монолитная пленка из золота толщиной около 100 нанометров, а на поверхности полуретановых нитей пленка имеет множество трещин. Электролюминесцентный слой состоит из сульфида цинка, легированного медью, а также эластомера в качестве матрицы. 

Фотография трехслойной ткани без подключенного источника токаYunyun Wu et al. / Matter, 2020

Для создания светящейся ткани инженеры затвердевали 200-микрометровый слой из электролюминесцентного полимерного композита, затем наносили с каждой стороны еще 50-микрометров этого материала, внедряли в него ткань и затвердевали. После этого ткань можно подключить к источнику переменного тока с напряжением в несколько сотен вольт и вызывать свечение.

Дисплей из семи отдельных светящихся сегментовYunyun Wu et al. / Matter, 2020

Эксперименты показали, что из-за гидрофобности электролюминесцентного слоя ткань может светиться даже под водой, а также после десяти циклов растяжения в растворе стирального порошка. Инженеры показали, что на этапе создания ткани формой свечения можно управлять, нанося металл не на всю плоскость. Например, они создали ткань со свечением в форме смайлика, а также дисплей для отображения цифр, состоящий из семи независимых светящихся областей.

Есть и другие подходы к созданию светящейся ткани. Например, немецкие и израильские исследователи научились выращивать с использованием модифицированной глюкозы хлопок, способный светиться в ультрафиолете.

Григорий Копиев

Источник https://nplus1.ru/news/2020/03/05/fabric