211service.com
Apģērbs, kas pats attīrās
Pētnieki no Monašas universitātes Viktorijā, Austrālijā, ir atraduši veidu, kā pārklāt šķiedras ar titāna dioksīda nanokristāliem, kas saules gaismā sadala pārtiku un netīrumus. Pētnieki, kuru vadīja organiskais ķīmiķis un nanomateriālu pētnieks Valids Dauds , ir izgatavotas no dabīgām šķiedrām, piemēram, vilnas, zīda un kaņepēm, kas automātiski noņems pārtikas, netīrumus un pat sarkanvīna traipus, ja tie tiek pakļauti saules gaismai.
Vīns ir pazudis: Vilnas šķiedras ir ķīmiski jāpārveido, lai iegūtu stabilu titāna dioksīda nanokristālu pārklājumu, kas saules gaismā sadala organiskās vielas. Sarkanvīna traipi neatstāj nepārklātas šķiedras pat pēc 20 stundām (augšējā labajā pusē); uz nemodificētām nanokristālu pārklājuma šķiedrām ir daži traipi (pa labi). Ķīmiski modificētajās šķiedrās traips ir gandrīz pazudis, jo ir stingri piestiprināti nanokristāli (apakšā pa labi).
Daoud un viņa kolēģi pārklāj šķiedras ar plānu, neredzamu titāna dioksīda nanodaļiņu slāni. Titāna dioksīds, ko izmanto sauļošanās līdzekļos, zobu pastās un krāsās, ir spēcīgs fotokatalizators: ultravioletās gaismas un ūdens tvaiku klātbūtnē tas veido hidroksilradikāļus, kas oksidē jeb sadala organiskās vielas. Tomēr Daoud saka, ka šie nanokristāli nevar sadalīt vilnu un ir nekaitīgi ādai. Turklāt pārklājums nemaina auduma izskatu un sajūtu.
Kad tu kaut ko sadedzini, tu to oksidē, saka Džefrijs Jangblods , Purdue universitātes materiālu inženierijas profesors, kurš izstrādā pašattīrošus materiālus, kas atgrūž eļļu. Šis [titāna dioksīda pārklājums] vienkārši sadedzina organiskās vielas istabas temperatūrā gaismas klātbūtnē.
Titāna dioksīds var arī iznīcināt patogēnus, piemēram, baktērijas saules gaismas klātbūtnē, nojaucot mikroorganismu šūnu sienas. Tam vajadzētu padarīt pašattīrošos audumus īpaši noderīgus slimnīcās un citās medicīnas iestādēs. Daoud saka, ka pašattīrīšanās īpašums kļūs par nākotnes tekstilizstrādājumu un citu plaši izmantotu materiālu standarta iezīmi, lai uzturētu higiēnu un novērstu patogēnas infekcijas izplatīšanos, jo īpaši tāpēc, ka patogēni mikroorganismi var izdzīvot uz tekstila virsmām līdz trim mēnešiem.
Ideja par titāna dioksīda izmantošanu pašattīrošo virsmu izgatavošanai nav jauna. Titāna dioksīda pulveris tiek pievienots krāsām un kā caurspīdīgs pārklājums (aptuveni 10 nanometrus biezs) uz stikla, lai izveidotu pašattīrošus logus.
Lai izgatavotu pašattīrošu vilnu, Daoud un viņa kolēģi izmanto titāna dioksīda nanokristālus, kuru izmērs ir četri līdz pieci nanometri. Agrāk pētnieki ir izgatavojuši pašattīrošu kokvilnu, pārklājot to ar šiem nanokristāliem. Taču vilnas, zīda un kaņepju pārklājums ir izrādījies grūtāks. Šīs šķiedras ir izgatavotas no proteīna, ko sauc par keratīnu, kura virsmā nav nekādu reaktīvu ķīmisku grupu, kas varētu saistīties ar titāna dioksīdu.
Pētnieki ķīmiski modificē vilnas šķiedru virsmu, pievienojot ķīmiskās grupas, ko sauc par karboksilgrupām, kas spēcīgi piesaista titāna dioksīdu. Tad viņi iemērc šķiedras titāna dioksīda nanokristālu šķīdumā. Pētnieki ir izklāstījuši šo procesu rakstā, kas nesen parādījās tiešsaistē žurnālā Materiālu ķīmija .
Rakstā pētnieki parāda, kā materiāls iztur sarkanvīna traipus, kurus ir ļoti grūti noņemt. Ar titāna dioksīdu pārklāta vilna gandrīz neliecina par sarkanu traipu pēc 20 stundu ilgas pakļaušanas imitētai saules gaismai, savukārt neapstrādātā vilna paliek spilgti iekrāsota. Citi traipi pazūd ātrāk: kafijas traipi izzūd divu stundu laikā, savukārt zilās tintes traipi pazūd septiņpadsmit stundu laikā.
Agrāk ir izstrādāti dažāda veida pašattīrošie materiāli, kuros ir iekļautas nanodaļiņas. Traipu atgrūdošiem audumiem un krāsām, kas pašlaik ir tirgū, parasti ir nanodaļiņu vai nanošķiedras pārklājums, kas liek šķidruma pilieniem notīt, nevis iesūkties materiālā. Šķidruma pilieni paņem līdzi nelielas netīrumu un netīrumu daļiņas.
Vairāk materiālu ir izpētes stadijā. Tie ietver mikrostrukturētus, teflonam līdzīgus materiālus, kas atgrūž eļļu no virsmas. (Skatīt vairs nav īkšķu nospiedumu.) Purdue's Youngblood ir izgatavojis materiālu, kas maina savu struktūru atkarībā no tā, vai tas nonāk saskarē ar eļļu vai ūdeni, izraisot ūdens izplatīšanos plānā plēvē un eļļas pārpilnībā, lai tas notecētu vai būtu viegli. noslauka ar ūdeni. (Skatiet Pašattīrīšanās, bezmiglas vējstikli.)
Visu šo materiālu pamatā ir virsmas eļļas vai ūdens atgrūdoša iedarbība, saka Youngblood. Šī koncepcija ir pilnīgi atšķirīga no jaunā titāna dioksīda pārklājuma koncepcijas. Viņš saka, ka mēs kontrolējam mitrināmību un virsmas mijiedarbību. No otras puses, titāna dioksīda pārklājumi noārda organiskās vielas. Tam nav nekāda sakara ar virsmas mitrināmību. Šeit jūs nenoņemat to, kas atrodas virspusē, bet gan to sadedzina.
Katrai no šīm pašattīrošo materiālu izgatavošanas metodēm ir savi ierobežojumi. Superhidrofobiskie materiāli, kas atgrūž ūdeni, parasti labi noņem netīrumu daļiņas, taču slikti izturas pret eļļām, saka Youngblood. Materiāli, kas atgrūž eļļu, piemēram, viņa izstrādātais, var nedarboties ar noteiktiem eļļas veidiem. No otras puses, materiāli, kas pārklāti ar titāna dioksīdu, nedarbosies, ja tie stundām ilgi netiks pakļauti saules gaismai.
Saules gaismas prasība nav apturējusi tehnoloģiju iegūt komerciālu interesi. Vairāki vilnas ražotāji ir ieteikuši, ka viņi vēlētos novērtēt tehnoloģiju, saka Daoud. Viņš paredz, ka pašattīrošā vilna tirgū būs pieejama divu gadu laikā, kad būs pabeigti pietiekami laboratorijas un rūpnieciskie izmēģinājumi.