Без единого пятнышка: что такое самоочищающаяся ткань?

Одежда, которая не просто легко отстирывается, но даже не пачкается. Что это: вымысел писателей-фантастов или наше скорое будущее? Как придумали самоочищающуюся ткань и когда про борьбу с едкими загрязнениями можно будет забыть? Выясняли в программе «[Не]Фантастика» на телеканале «МИР» вместе с доцентом кафедры химических технологий Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна Натальей Дащенко.

– Самоочищающаяся ткань – это мечта человечества. Когда можно выкидывать стиральные машины, и не поспешил ли я с этим?

Наталья Дащенко: Думаю, что в ближайшие пару лет она нам еще понадобится. Потому что в настоящее время эта разработка внедряется для тканей ведомственного ассортимента.

– Как работает самоочищающаяся ткань?

Наталья Дащенко: У этой ткани два механизма работы. Первый механизм – это наноструктурный барьер, который создается на поверхности и отталкивает попадающие загрязнения. Ну, например, капли воды. Если мы имеем дело с не водными загрязнениями, которые проникают через этот барьер, там уже включается наноразмерный диоксид титана, для него уже нужна активация ультрафиолетовыми лучами. Мы поместили под ультрафиолетовую лампу, и именно ткань с самоочищающимся покрытием полностью разрушила это органическое загрязнение благодаря действию наноразмерного диоксида титана. Который, активируясь ультрафиолетовыми лучами, начинает работать как фотокатализатор. Выделяя электрон, участвующий в окислительно-восстановительных реакциях, который способствует как раз разрушению загрязнения.

Пятно кетчупа на лацкане пиджака, сшитого из ткани, созданной Натальей Дащенко, – не более чем досадная неприятность для будущего владельца.

Наталья Дащенко: Первый механизм, который работает на структурном уровне, это вот так. Если у нас под рукой есть стакан воды или газировки, этот кетчуп мы можем с поверхности легко смыть.

Второй этап защиты демонстрирует эксперимент с ультрафиолетовой лампой и испачканными йодным раствором лоскутами. Один обработан нанопокрытием, второй – нет. Пятнадцатиминутная стирка ультрафиолетом, и пятна как не было.

– В нашей программе есть игра, которую многие знают как «съедобное – не съедобное». У нас же она называется «правда – неправда». Я задаю короткие вопросы, а вы мне отвечаете. Сыграем?

Наталья Дащенко: Давайте.

– Правда ли, что существует интеллектуальная ткань?

Наталья Дащенко: Конечно. Интеллектуальные ткани – это последние разработки, новейшее достижение наших ученых. Смарт-текстиль называется. Этим термином называют ткани с какими-то уникальными свойствами, которые достигаются с помощью химической технологии.

– Правда ли, что все современные ткани делают из нефти?

Наталья Дащенко: Нет. К счастью, существуют ткани из натуральных волокон, которые растут на полях. Безусловно, это ткани, которые приятны в носке, они обладают воздухопроницаемостью, гигроскопичностью, для жаркого лета это незаменимые варианты. Что касается ткани из нефти, то это синтетические волокна. Конечно, они очень распространены в последнее время, но, мне кажется, если бы одежда состояла только из них, это было бы не очень удобно.

– Правда ли, что вы смешиваете ткань и металл?

Наталья Дащенко: Да, но не в чистом виде металл, а оксиды металлов. С помощью них достигается как раз эффект самоочищения.

Ткань покрывают интерференционным пигментом на основе наноразмерного диоксида титана. Молекулы получают своеобразную броню с шипами. Титановый нано-частокол и отталкивает воду.

– В 21 веке появился термин «третье поколение тканей». Что это такое?

Наталья Дащенко: Это как раз и есть смарт-текстиль, интеллектуальный текстиль. Ткани с уникальными свойствами. Это негорючие волокна, это термостойкие материалы, которые выдерживают воздействие высокой температуры. Ультратонкие волокна, которые обладают интересными и уникальными свойствами. Ну и, кроме того, это всевозможные покрытия на тканях, которые модифицируют поверхность, структуру ткани, и придают ей новые уникальные свойства.

–Речь идет о суперволокнах или это из другой оперы?

Наталья Дащенко: Суперволокна – это отдельная история. Это ультратонкие волокна, полученные методом электроформования. Например, это термостойкие волокна, которые выдерживают температуру до 2000 градусов, но которые не горят в огне.

Современные ткани бывают гидрофобные – их покрывают оксидами металлов. Лекарственные – молекулы лечащего вещества прячут в нано-контейнерах. Пуленепробиваемые – с добавлением генномодифицированного паучьего шелка.

– Столько необычных свойств ткани, а как ученые их предают материалу?

Наталья Дащенко: С помощью нанотехнологий можно создавать интересные эффекты. В том числе колористические эффекты структурной окраски. И придавать различные новые уникальные свойства поверхностям. Ну, в частности, механизм самоочищения ткани основан на наноразмерных эффектах. То есть это создание структурных наношероховатостей на поверхности, которые как раз являются барьером, отталкивающим, например, капли воды.

– Диоксид титана. Даже звучит страшно. Это вообще безопасно? Можно это носить на себе?

Наталья Дащенко: На основе диоксида титана изготавливаются, например, лакокрасочные материалы. Он входит в состав бумаги, пищевых продуктов как разрешенная пищевая добавка Е171, используется в кондитерской промышленности, используется в парфюмерно-косметической промышленности. В составе солнцезащитных кремов.

– Заметно, что обработанная ткань немного блестит. Это не помешает в ее дальнейшем использовании?

Наталья Дащенко: Все дело в том, что наноразмерный диоксид титана обладает структурной краской, которая имитирует строение крыла бабочки. Там интерференция в тонких пленках происходит, поэтому вот этот блеск – это структурна окраска. Конечно, ткань обладает интересным колористическим эффектом, но не везде это нужно. Как раз для некоторых сфер применения, а именно для ведомственных тканей, где утвержден эталон цвета, необходимо, чтобы такое покрытие было бесцветным. В настоящее время мы такими разработками и занимаемся с нашей научной группой.

– Я наткнулся на материал, где говорится, что используются наночастицы глинозема для создания материала, из которого можно делать каски. Это анекдот или это реальная наука?

Наталья Дащенко: Глинозем – это неорганический материал, который состоит из разных оксидов и переходных элементов. Таких разработок много по поводу глинозема. Они тоже передают разные интересные свойства. Но в моем представлении глинозем сложно закрепить в структуре ткани.

Области применения нановолокон: антипригарное покрытие посуды, сенсорные ткани и яркие материалы. Огнеупорные костюмы для пожарных. Сверхпрочные материалы в космических технологиях.

– Скажите, а смогут ли в будущем целые сферы промышленности, бизнеса заказывать для себя необходимые им ткани? Например, самодезинфицирующийся халат для врачей?

Наталья Дащенко: Наша промышленность, конечно, выпускает такие ткани с разными свойствами. И чаще всего заказчик оговаривает, какими свойствами эти ткани должны обладать. Это делается с помощью специальных разнообразных химических отделок. Это может быть антибактериальная отделка, это может быть огнезащитная отделка, это может быть масловодоотталкивающая, кислотостойкая и далее отделки для разных отраслей промышленности. Там, где необходимо защищать персонал от агрессивных воздействий.

– Самодезинфицирующийся халат – я его придумал. Но, как я понимаю, такое уже существует?

Наталья Дащенко: Антибактериальные пропитки – да. Например, с помощью ионов серебра. Это уже достаточно известные технологии, которые реализуются в промышленности. Но серебро достаточно дорого. Наши самоочищающиеся ткани обладают в том числе и антимикробными свойствами. Поскольку для дезинфекции такой одежды достаточно будет положить халат под ультрафиолетовую лампу.

– Хорошо, а ткань, в которой сами зарастают дырки, это фантастика?

Наталья Дащенко: Это фантастика. Это вы, наверное, в фильмах насмотрелись. Пока еще таких нет, это совершенно точно.