26 июл 2023 109

Нейлон и графен: томские ученые создали материал для «умной» одежды, который может считывать пульс, давление и другие показатели организма

Ученые Томского политехнического университета разработали инновационный материал на основе нейлоновой ткани и восстановленного оксида графена для создания «умной» одежды. Гибридный текстиль обладает электропроводностью и сохраняет свои свойства даже после стирки. Это делает его идеальным материалом для создания сенсорных платформ, которые могут считывать данные о пульсе, давлении и других показателях организма.

Ученые синтезировали гибридный проводящий материал на основе синтетической ткани, покрытой оксидом графена, который подвергли лазерной обработке. В результате частицы графена интегрировались в волокна ткани, что придало материалу улучшенные механические свойства и стабильность. Такой материал может использоваться для обновления повседневной одежды.

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, поэтому его можно использовать для модификации повседневной одежды. После обработки лазером материал становится электропроводящим и может применяться в качестве активного материала для сенсоров. Особенно важно, что такие структуры произвольной формы можно использовать в готовом виде без дополнительной защиты или изоляции, которая часто требуется для таких материалов

— профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет.

Кроме того, ученые предложили сделать материал антибактериальным, используя наночастицы серебра. Их нанесли на гибридный текстиль и обработали лазером, образовав на его поверхности антибактериальные частицы.

Осажденные частицы серебра обладают уникальными оптическими свойствами плазмонных частиц. Это делает наш гибридный текстиль перспективным для создания оптических сенсоров. Частицы серебра позволяют считывать с помощью оптических методов спектроскопии сигналы, «описывающие» химию поверхности. Так, при помощи серебра мы провели серию успешных экспериментов по обнаружению вещества модельного красителя и глюкозы

— ассистент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Анна Липовка.

В ходе экспериментов ученые проверили эффективность материала в качестве сенсоров для записи жестов, измерения пульса в реальном времени и распознавания голоса. Для этого они внедрили датчики в перчатку, созданную из гибридного текстиля. Полученные результаты открывают перед учеными новые возможности в разработке безопасных и многофункциональных сенсорных платформ, которые могут быть использованы в повседневной жизни.

Это исследование было выполнено с поддержкой программы Минобрнауки России «Приоритет-2030». Томский политехнический университет активно участвует в этой программе, представляя три стратегических проекта: «Энергия будущего», «Инженерия здоровья» и «Новое инженерное образование».