Технотекстиль — это ткани, которые включают в себя новые технологии и новые функциональные возможности в традиционном текстильном материале. Иногда их называют «техтекстилями» или «техническими тканями», большинство технотекстилей имеют промышленное или военное применение. Технотекстиль используется во многих различных областях, включая биомедицинские устройства, самолеты, автомобили, электронику и многое другое, включая одежду и предметы домашнего обихода.
Текстиль – это изделия, в основном изготовленные из волокон. Эти волокна часто скручивают вместе (тысячи за раз) для создания пряжи, а пряжу можно ткать, вязать или плести для изготовления тканей. Глядя на ткань, легко забыть, что ткань на самом деле состоит из тысяч или миллионов мелких волокон. Тем не менее, волокна являются наиболее важным компонентом текстиля. Выбор волокон и пряжи может изменить поведение текстильного материала. Большинство технотекстилей разрабатываются на уровне волокон. Модифицируя материалы тоньше человеческого волоса, характеристики ткани могут резко измениться.
С момента появления синтетических пластмасс на рынке появился технотекстиль. Одним из первых примеров волокон, изготовленных для высокотехнологичного применения, является нейлон. По мере развития ВВС как значимого компонента вооруженных сил все большее значение приобретали парашюты. Парашюты шили из шелковой ткани. Исследователи были заинтересованы в разработке синтетического заменителя шелка для контроля качества, источника и повышения прочности. Нейлон был идеальным источником и быстро развивался, чтобы удовлетворить этот рынок.
Однако признание нейлона заменителем шелка быстро привело к тому, что люди стали рассматривать другие изделия из шелка в качестве кандидатов на нейлон. Чулки, которые в то время были чрезвычайно популярны и довольно дороги, были определены как вероятный рынок. Успех был настолько велик, что уже через несколько лет чулки стали называть нейлоновыми. Повышенная прочность и долговечность нейлона по сравнению с шелком принесли ей огромный успех.
К началу 2000-х нейлон больше не считался техническим текстилем, а скорее товарным волокном. Так продолжается и сейчас: по мере того, как новые технологии становятся обыденными и общепринятыми, они перестают считаться высокотехнологичными. То, что на первый взгляд кажется фантастическим, через несколько лет или десятилетий, скорее всего, станет обычным явлением.
Комфорт благодаря технологиям
Одним из самых популярных применений технотекстиля является обеспечение комфорта в одежде. Вообще говоря, есть два аспекта комфорта, которые может решить одежда: потоотделение и температура. Удобная одежда отводит влагу от тела и поддерживает хороший уровень температуры.
Контроль влажности
Вспененный политетрафторэтилен (вПТФЭ) перешел из лаборатории в одежду. ПТФЭ имеет ту же химическую структуру, что и тефлон, но при его расширении могут быть реализованы некоторые уникальные свойства. Компания Gore популяризировала эту технологию как мембрану Gore-Tex. Основная идея заключается в том, что в мембране есть очень маленькие отверстия. Эти отверстия пропускают водяной пар, но слишком малы, чтобы через них могла пройти капля воды. Таким образом, если человек, одетый в эту одежду, потеет, водяной пар может проходить через мембрану. Однако, если идет дождь, капли не могут пройти и намочить человека.
Контроль температуры
Материалы с фазовым переходом становятся довольно популярными как способ контроля температуры в одежде. В основном, микрокапсулированные воски внедряются в ткань. Когда воск плавится, он поглощает тепловую энергию, эффективно охлаждая материал при его нагревании. И наоборот, когда расплавленный воск затвердевает, он выделяет тепло, в то время как вся система охлаждается. Результатом этого является материал, который пытается поддерживать определенную температуру, эффективно снимая пики тепла и холода.
Существуют также методы активного изменения температуры одежды. Астронавты, летчики-испытатели и водители гоночных автомобилей уже некоторое время используют охлаждаемую одежду. Трубки с охлаждающей жидкостью встроены в одежду, а небольшой насос прокачивает охлаждающую жидкость по всей одежде. Рассматриваются также теплоэлектрические устройства.
Электронный текстиль
Некоторые из наиболее интересных возможностей для технотекстиля связаны с использованием современной электроники и компьютерных технологий в одежде. Ключевыми элементами являются использование электропроводящих волокон или нитей, позволяющих передавать сигналы по всей одежде, гибкие источники питания, гибкое компьютерное оборудование и гибкие системы отображения.
Проводящие материалы в волокнистой форме, такие как металлы или углерод, или даже проводящие полимеры, такие как полианилин, могут использоваться в качестве проводки внутри куска ткани. Эти провода могут передавать электричество к различным компонентам, таким как датчики, приводы или компьютерные микросхемы, встроенные в одежду. Устройства беспроводной связи могут передавать информацию на одежду и с нее.
Например, Infineon Technologies, AG, разрабатывает метод включения устройств обнаружения движения в ковровое покрытие. Это можно использовать для различных целей, в том числе для управления освещением, которое включается, когда кто-то входит в комнату, или для обнаружения злоумышленников. В дополнение к обнаружению движения чип может измерять температуру, что может привести к таким приложениям, как автоматическое освещение пола в случае пожара, указывая пассажирам путь к безопасности.
Модуль обнаружения движения вплетен в основу ковра. Красные провода подают напряжение, зеленые провода передают данные, а синие провода заземляют для демонстрационного модуля обнаружения движения «умный ковер» Infineon. Емкостный датчик в модуле определяет прикосновение к зеленому проводу, при этом загорается красный светодиод.
Оптические волокна могут быть включены в структуру ткани таким образом, чтобы создавать световые узоры на поверхности ткани. При надлежащем контроле ткань может превратиться в экран телевизора или компьютера. Компания France Télécom продемонстрировала такую технологию — экран из ткани. В конечном итоге эта технология может быть включена в повседневную одежду или домашнюю обстановку. Представьте себе простую, деловую рубашку, которую можно превратить в динамичный сверкающий наряд для ночного клуба одним щелчком выключателя. Драпировки и обои могут стать единицами отображения, так что рисунок или цветовая схема могут быть изменены по мгновенному желанию владельца.
Мэгги Орт разработала для этой цели электрический плед. Electric Plaid работает не за счет контроля волоконной оптики, а скорее за счет контроля чувствительных к температуре красителей — еще одно техно-текстильное приложение. Термочувствительные красители могут менять цвет в зависимости от того, насколько холодной или горячей становится ткань. Электрический плед имеет нагревательные и охлаждающие нити, встроенные в ткань. Изменяя степень нагревания и охлаждения в разных местах ткани, Орт создал ткань, которая медленно меняет цвет и узор в течение дня.
Встроенные датчики
Датчики для определения таких разрозненных явлений, как температура или содержание кислорода, могут быть созданы в волокнистой форме. Обычно это волоконная оптика с брэгговскими дифракционными решетками, которые могут измерять небольшие изменения в окружающей среде. Поскольку они производятся в виде волоконной оптики, их можно встраивать в одежду. Ряд компаний, таких как Big Light и SensaTex, встроили эти датчики в нижнее белье так, что волокна касаются человеческого тела или находятся близко к нему.
Информация, полученная этими датчиками, может быть передана в другое место. Некоторые из жизненно важных приложений для них включают детскую одежду для раннего предупреждения о СВДС (синдроме внезапной детской смерти) и для солдат. В любом случае информация может быть отправлена родителям или командиру, чтобы предоставить подробную информацию о здоровье и благополучии владельца. В случае возникновения проблемы быстрое реагирование может предотвратить серьезные трудности. Если дыхание младенца становится неровным, система управления сообщит об этом родителю, который поспешит на помощь. Если солдат ранен, изменение температуры тела и частоты сердечных сокращений предупредит медиков о необходимости прийти ему на помощь. Мало того, что медики узнают о проблеме, система определения местоположения на солдате позволит медику быстро найти солдата.
Такого рода технологии также передаются в мир спорта. Одно из очевидных применений — для учебных целей. И спортсмен, и тренер могут наблюдать за изменением показателей жизнедеятельности и определять степень и эффективность тренировки. В Технологическом университете Тампере (Финляндия) исследователи создали снегоходный костюм, который включает в себя датчик местоположения и передатчик, а также акселерометры для обнаружения столкновений. Если произойдет авария, костюм отправит сигнал бедствия, который включает в себя местонахождение спортсмена, а также жизненные показатели.
Источники силы
По мере развития новых интересных приложений электроники в текстильной промышленности возникает потребность в обеспечении этих устройств электроэнергией. В разработке находится несколько интересных подходов, которые найдут применение в будущем.
Несколько компаний производят очень тонкие и гибкие аккумуляторы, которые так же навязчивы, как этикетка. Хотя они не обеспечивают очень большой мощности, их может быть достаточно для работы с электрохромными устройствами или даже с небольшим оптоволоконным кабелем.
Помимо батарей, разрабатываются некоторые интересные варианты. Одним из них является генератор, прикрепленный к обуви. Генератор вырабатывает электрическую энергию, вращая магнит через катушку с проволокой. Это противоположно созданию магнита путем наматывания проволоки на гвоздь и пропускания электричества через проволоку. Основная идея состоит в том, чтобы сделать пятку обуви способной двигаться вверх и вниз, чтобы с каждым шагом владелец толкал пятку вверх, что приводит к перемещению магнитов через катушку и выработке электричества. Затем обувь просто подключается к одежде, чтобы обеспечить электричество. У этой идеи есть несколько проблем, таких как провода, необходимые для соединения обуви с одеждой, и тот факт, что каблук обуви может быть больше, чем обычно.
Электричество также может быть преобразовано из тепловой энергии с помощью процесса, известного как эффект Зеебека. В эффекте Зеебека два разных проводящих материала соединяются, и когда температура между ними различна, возникает электрический ток. Это может быть полезно для холодных погодных условий, когда один проводник находится снаружи пальто, поэтому ему холодно, а другой проводник находится внутри, где тепло. Эта разница в температуре может создавать электричество, которое можно использовать для различных целей, таких как зарядка сотового телефона или MP3-плеера или определение координат через глобальную систему позиционирования.
Противоположностью эффекту Зеебека является эффект Пельтье, при котором электричество можно использовать для создания температуры, но не как нагреватель, а как охладитель. При правильном выборе проводящих материалов устройство Пельтье может стать холоднее окружающей среды, что позволяет создать гибкую систему охлаждения. Такие устройства могут быть встроены в ткани.
Различные компании разработали гибкие солнечные элементы. Солнечные батареи преобразуют свет в электричество. Недавняя возможность сделать их гибкими позволяет использовать их в одежде и аксессуарах. Недавно ученица автора этой статьи, Лорен Сабиа, разработала наплечную сумку с гибкими солнечными батареями в ремешке и проводами, идущими к держателю сотового телефона, что позволяет солнечным батареям заряжать сотовый телефон, когда он не используется.
Будущее
Неизвестно, какое будущее ждет высокотехнологичный текстиль. Могут существовать далеко идущие концепции, такие как галстук, сделанный из волокон, являющихся полупроводниками, позволяющий предмету одежды выполнять функцию запоминающего устройства для компьютера. Возможно, будут разработаны нити, которые имеют поведение, подобное мышцам, что позволяет им сокращаться, заставляя рукава рубашки придавать владельцу дополнительную силу или скорость. Однако известно, что большинство технологических достижений в конечном итоге находят свое отражение в текстильной продукции, потому что почти все носят одежду.
См. также Будущее моды ; Высокотехнологичная мода .
Библиография
Болтон, Эндрю. Суперсовременный гардероб. Лондон: Музей Виктории и Альберта, 2002.
Брэддок, Сара Э. и Мари О’Махони. Techno Textiles: революционные ткани для моды и дизайна. Лондон и Нью-Йорк: Thames and Hudson, Inc., 1999.
-. Sportstech: революционные ткани, мода и дизайн. Лондон и Нью-Йорк: Thames and Hudson, Inc., 2002.