Создана мягкая металлизированная ткань для "умной" одежды

Новая технология нанесения металла на ткань и бумагу позволяет встраивать в неё электронные детали, не нарушая гибкости и способности впитывать воду.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Advanced Functional Materials группой во главе с Максом Греллом (Max Grell) из Имперского колледжа Лондона.

Современные методы нанесения металла на ткань по существу покрывают её сплошным металлическим листом. Полимеры, связывающие частицы металла в этой процедуре, заполняют поры между нитями. В результате ткань становится жёсткой и водонепроницаемой.

Между тем концепция "умной" одежды требует, чтобы ткань сохраняла свои обычные свойства. Приятно, когда рубашка может вызвать скорую в случае беды, но никто не будет носить рубашку, больше напоминающую плащ-дождевик.

Кроме того, конструкция многих датчиков, которые можно было бы встроить в ткань, прямо требует контакта с жидкой средой.

Команда Грелла разработала подход, при котором металлом покрывается поверхность каждого волокна в ткани. Материал остаётся пористым и сохраняет гибкость, а также способность впитывать воду. Эту технологию учёные продемонстрировали на примере драгоценных металлов: серебра, золота и платины.

Процедура происходила в два этапа. Сначала на ткань наносили микроскопические частицы кремния. Этот процесс можно "поставить на поток" с помощью существующих уже сегодня принтеров.

Затем материал погружается в водный раствор, содержащий ионы металлов. Они осаждаются на частицах кремния, причём процесс идёт с самоускорением. В итоге получается металлизированная ткань.

Оба процесса идут при комнатной температуре. Это позволяет использовать их для обработки деликатных тканей и бумаги.

Команда не только продемонстрировала процесс производства нового материала, но и изготовила из него несколько полезных устройств.

Так, исследователи создали из посеребрённой бумаги антенну, которую можно использовать для приёма и излучения радиоволн. Такая деталь может обеспечить каналом связи и источником энергии миниатюрное беспроводное устройство.

К слову, драгоценного металла на подобную конструкцию ушло совсем немного. Подобная антенна, изготовленная с помощью стандартных технологий, стоит пять центов США (примерно 3,3 рубля на 22 января 2019 года). С помощью же новой технологии она получается в 50 (!) раз дешевле. Это значит, что похожие устройства можно производить массово и во множестве встраивать в самые обычные вещи.

Кроме того, авторы изготовили электрический аккумулятор, нанеся на бумагу сначала слой серебра, а затем цинка.

Не обошли исследователи стороной и бумажные датчики. Например, они собрали прибор, анализирующий белки на предмет болезни Крона у людей. Другое устройство выявляло паратуберкулёз у животных.

"Мы выбрали приложения из разных областей, чтобы показать, насколько универсальным и эффективным может быть этот подход", – объясняет Грелл.

В настоящее время команда подала заявку на патент и ищет инвесторов для коммерциализации технологии.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о суперконденсаторах из металлизированной бумаги.