„Chcemy wytworzyć polimerowe włókna przewodzące prąd, do których będzie można przyczepiać mikroczujniki monitorujące pracę organizmu lub mające ostrzegać przed niebezpiecznymi substancjami w otoczeniu człowieka. Do tej pory do tkanin wprowadzane są włókna z metalowej przędzy, która ma bardzo dobrą przewodność, ale problemem jest jej elastyczność. Sztywne ubranie bardzo ciężko się nosi. My pracujemy nad tym, żeby uzyskać takie materiały, które jednocześnie byłyby przewodzące i elastyczne" - mówi Olga Rac, doktorantka Politechniki Wrocławskiej i zdobywczyni „Diamentowego Grantu” MNiSW, z którego finansowane są badania.

Prace prowadzone są we współpracy z Katedrą Włókien Sztucznych na Politechnice Łódzkiej w ramach konkursu OPUS Narodowego Centrum Nauki. Inżynierowie z Wrocławia zajmują się optymalizacją i projektowaniem domieszkowania włókien, które łodzianie przędą. Tkaniny już zainteresowały przedstawicieli wojska i przemysłu tekstylnego m.in. firm produkujących odzież sportową. W wojsku są już stosowane ubrania wyposażone w czujniki, posiadają je też zaawansowane stroje sportowców wyczynowych, którzy poza prostą rywalizacją startują również w wyścigu technologicznym z konkurencyjnymi ekipami.

Czujniki, które mierzą parametry życiowe, tętno, potliwość, mogą być bardzo malutkie. Można je przyczepiać do włókien domieszkowanych nanocząstkami. Włókna te charakteryzują się doskonałymi właściwościami antybakteryjnymi. Jest to bardzo istotne w przypadku odzieży medycznej czy sportowej, która bardzo długo pozostaje świeża. Koszulka z takich włókien zapobiega narastaniu bakterii, dzięki temu mikroorgnizmy nie rozkładają potu i nie pojawia się nieprzyjemny zapach.

„W materiałach przewodzących i antybakteryjnych stosujemy nanocząstki złota i srebra. Jak już uzyskamy przewodzące włókna, to osadzamy na nich tlenek cynku, który występuje w postaci mikroskopijnych prętów mikrometrycznych. To on może indukować napięcie. Ładunek, który się indukuje, czyli wytwarza, na takim materiale mógłby służyć do zasilania czujników przyczepianych do ubrań. Obecnie duży problem w różnego rodzaju urządzeniach elektronicznych stanowi bateria, dużo większa od samego urządzenia. Gdyby czujniki miały źródło zasilania w materiale, mogłyby być odpowiednio mniejsze” - tłumaczy Olga Rac.

Dodaje, że prąd na tkaninach powstaje dzięki efektowi piezoelektrycznemu. Gdy przykładamy siłę, czyli naciskamy na materiał piezoelektryczny, wtedy indukuje się prąd. Dzięki właściwościom przewodzącym tkanin, możemy wykorzystać impuls elektryczny do zasilania różnego rodzaju urządzeń. Aby wygenerować prąd, wystarczy ruch i samo noszenie materiału. Idąc w kurtce powleczonej takim materiałem moglibyśmy powodować powstawanie impulsów wystarczających do zasilania zminiaturyzowanych urządzeń elektronicznych, a nawet odtwarzaczy muzyki.

Antybakteryjne tkaniny są już przebadane i gotowe do wykorzystania w praktyce gospodarczej. Uczeni opracowali linię półtechniczną na Politechnice Łódzkiej, gdzie przędą włókna antybakteryjne. Dokonane zostało zgłoszenie patentowe. Badania dowiodły, że na włóknach zabijane jest prawie 100 proc. bakterii gronkowca złocistego i pałeczki okrężnicy.

Projekt OPUS służy wypracowaniu procedur dla otrzymywania włókien polimerowych domieszkowanych nanocząstkami. Diamentowy Grant finansuje badania dotyczące osadzania na włóknach tlenku cynku. Ze strony Politechniki Wrocławskiej kieruje nim prof. Helena Teterycz z Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki - promotor pracy doktorskiej Olgi Rac, a na Politechnice Łódzkiej prace koordynuje dr Iwona Karbowik. Naukowcy wystąpili już o kolejny grant badawczy wspólnie z wojskiem. Jego celem ma być osadzanie nanogeneratorów, czyli materiałów generujących prąd, na mundurach żołnierzy.

„Opracowaliśmy nową metodę syntezy nanocząstek bezpośrednio w masie przędzalniczej. Teraz musimy znaleźć sposób, aby we włóknach znalazło się tyle nanocząstek, by przewodziły prąd, a jednocześnie, żeby materiał nadal był elastyczny” - podsumowuje rozmówczyni PAP. Olga Rac została nagrodzona stypendium Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego w wysokości 25 tys. zł za wybitne osiągnięcia naukowe.

PAP - Nauka w Polsce, Karolina Olszewska

kol/ agt/