Nová inteligentná tkanina mení farbu a tvar pomocou tepla a elektriny
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 12. 5. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Britskí výskumníci vytvorili prvú inteligentnú tkaninu, ktorá dokáže meniť tvar a farbu v reakcii na dva rôzne podnety, ktorými sú teplo a elektrina. Tento vývoj otvára nové možnosti v rôznych oblastiach, vrátane virtuálnej reality a robotiky.
Materiály reagujúce na podnety reagujú na prítomnosť alebo zmeny vonkajších podnetov, ako sú svetlo, teplota, magnetické pole alebo elektrina. Vystavenie týmto podnetom spôsobí, že tento materiál zmení svoj tvar, molekulárne zloženie alebo mechanické vlastnosti.
Doteraz sa výskum zameriaval na to, ako materiály reagujúce na podnety reagujú jedným spôsobom, buď zmenou tvaru, alebo farby. Aby však tento typ materiálov mohol byť skutočne účinnou súčasťou inteligentných systémov, ako je maskovanie, bionika a senzory, musí byť schopný reagovať na viacero podnetov. Práve to sa podarilo výskumníkom z univerzity vo Waterloo, ktorí vytvorili prvú inteligentnú tkaninu, ktorá mení farbu a tvar v reakcii na viacero podnetov.
Pomocou zariadenia podobného tradičnému tkáčskemu stavu výskumníci utkali polyetyléntereftalát (PET) a termochromické mikrokapsuly (TMC) so zmiešanými priadzami z vlákien z nehrdzavejúcej ocele a PET. Vlákna z nehrdzavejúcej ocele dodávajú tkanine elektrické vlastnosti, zatiaľ čo PET zabezpečuje tvarovú pamäť. Prepletená štruktúra inteligentnej tkaniny znamená, že je pevná a podporná, ale zároveň pružná a mäkká ako bežná tkanina a dá sa ohýbať bez toho, aby sa rozplietla.
Pomocou fénu na zahriatie tkaniny výskumníci zistili, že pri zvýšení teploty z 20 °C na 60 °C rovnomerne zmenila farbu z fialovej na modrú. Po odstránení tepla sa rýchlo vrátila do pôvodnej fialovej farby.
Keď sa látka zahrievala pomocou elektriny, spôsobila rovnakú zmenu farby a zmenila tvar, pričom po vypnutí elektriny sa vrátila do pôvodného tvaru. Výskumníci mohli tkaninu selektívne aktivovať priložením elektrického prúdu na jej konkrétne časti.
Tkanina sa navyše aktivovala nízkym napätím (5 V počas 20 sekúnd), ktoré bolo nižšie ako pri predchádzajúcich systémoch. Nižšie napätie podľa výskumníkov znamená, že tkanina sa môže používať v menších prenosných zariadeniach, ako sú biomedicínske zariadenia a environmentálne senzory.
„Prostredníctvom schopnosti vnímať a reagovať na environmentálne podnety, ako je napríklad teplota, je to dôkaz konceptu, že náš nový materiál môže interagovať s prostredím a monitorovať ekosystémy bez toho, aby ich poškodil,“ povedal Milad Kamkar, korešpondujúci autor štúdie.
Vzhľadom na jej nákladovú efektívnosť (použité polyméry boli z recyklovaného plastu) vidia výskumníci vo svojej novej inteligentnej tkanine veľký prísľub.
„Už len ako nositeľný materiál má takmer nekonečný potenciál v oblasti umelej inteligencie, robotiky a hier a zážitkov vo virtuálnej realite,“ povedal Kamkar. „Predstavte si, že pocit tepla alebo fyzický podnet vyvolá hlbšie dobrodružstvo vo virtuálnom svete“.
Výskumníci plánujú vylepšiť tvarovú pamäť tkaniny, aby bola použiteľná aj v oblasti robotiky. Štúdia bola nedávno publikovaná v magazíne Small.
