Bariérové textilie Ing. Jana Drašarová Ph.D. Co umí textil?

Bariérové textilie Ing. Jana Drašarová Ph.D.

Co umí textil ?

Ing. Jana Drašarová, Ph.D. Fakulta textilní, Technická univerzita v Liberci S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Textil - tradice ë ë ë ë ë ë

BD předení víceprošlupní tkaní typy NT TU, VCT, VUTS, textilní výroba; výroba textilních strojů Národní výzkumné centrum TEXTIL ….

Textil - vize

Prijem

Technicke Odevni

10

B úroveň poznání

ƒpočet lidí (15-20 kg/rok)

Spotreba kg/ rok

S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


podle použití

Klasifikace textilií ?

ƒ oděvní

H technické

počet obyvatel, spotřeba 25-30 kg/čl/rok chrání, zdobí

úroveň znalostí čistící, dekorativní, izolační,…

podle funkce

€konvenční funkce Ochranná (běžné prostředí) sociální (estetická)

†funkční nová funkce nad rámec základních nezávisle na okolních podmínkách

…smart citlivé na vnější podněty pasivní, aktivní, very smart



K geotech

¥ packtech

” clottech

Co všechno je textil ? C buildtech

h medtech

h protech

P agrotech

† sporttech

H hometech

i indutech

v mobiltech ñ



Proč textil ? Textilní vlákna specifický charakter " struktura " anizotropie " visko-elastická deformace " organoleptické charakteristiky

Textilní struktury pohodlnost, trvanlivost, nízká hmotnost, dobrá pevnost, tažnost, elasticita, snadná údržba, ergonomie, testování, likvidace, cenová dostupnost S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Typy medicínských prostředků • Ne implantační prostředky Bandáže, obvazy, gáza, absopční vložky, náplasti, vata, cupanina, ortézy (bavlna, viskóza, algináty, POP, PLA, PES) • Implantační prostředky Chirurgické šicí nitě, umělé cévy, chlopně, šlachy, chrupavky, klouby, kosti, vazy, a kůže (PLA, POE, chitin, PTFE,PES, PAD, kolagen, přírodní hedvábí) • Mimo tělní prostředky Umělé ledviny, umělá játra, mechanické plíce (dutá vlákna POP, PES, viskóza ) • Prostředky pro hygienu a zdravotní péči Chirurgické oděvy, roušky, medicínské uniformy, krytí, závěsy, lůžkoviny, ochranné oděvy, utěrky (bavlna, PES, viskóza, POP, POE)



x stupid (odění technické)

Definice: Smart textilie

citlivé na vnější podněty (teplota, chemické, elektrické, mechanické, magnetické) Typ reakcí: 1) pasivní – citlivé na vnější podněty, reakce pouze nevratná (pouze cítí) 2) aktivní – schopné poznat změnu vnějších podnětů a reagovan vratně (cítí, reaguje), reakce je stále stejná 3) very smart materials – cítí, reaguje, adaptuje se (wereable electronics) 1 generace – konvenční materiály + electronics added to the textile 2 generace – funkce integrovány do textilie (textilní display, …) 3 generace – vlákna s integrovanou µelektronikou – vize – výzkum 4) sebe-určující, samo-učící, předvídající – budoucnost nanoroboti,…



Cesty rozvoje - technologie 1) Nové materiály a struktury na atomární a molekulární úrovni se smart funkcí (aktivace textilních povrchů) vodivé materiály chameleonní (změna barvy) SSM Stimuli sensitive materials PCM Phase change materials SMM Shape memory materials AUXETICké materiály

Klíčová slova smart textile

102

smart materials

17232

sensor + textile

10468

2) Nové materiály a struktury vložením známých prvků aktivní (parazitické) elementy připojené do struktury aktivní elementy vložené do struktury S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Vodivé materiály - vlákna

senzory, indikátory

optická vlákna přenos světelného signálu + citlivost na deformace, chemikálie, tlak, tah, el. mg. pole,…

vodivé polymery elastomerní materiály obsahující nanočástice kovů = deformace – kontakt – vodivost vodivá vlákna PANI = konvenční (elastomer Lycra, bavlna) pokrytá polyanilinem, polypyrolinem = (deformace ≈ el- termo- odpor) (snímání motorických funkcí a teploty)

kovové drátky tažení (za tepla), Taylorův proces (pokrytí kovu sklem) S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Chameleonní (chromismus = změna barvy) 8 termo - chromismus citlivost –40°C do 80°C

8 foto - chromismus FT: • výběr, verifikace a testování – barviv a filtrů pro textilní dozimetry UV záření – barviv nebo substancí pro indikaci bakterií a toxických látek • cesty instalace senzorů do textilních struktur • testování vhodnosti vzhledem k nošení a údržbě

Kombinovaný senzor (teplota + vlhkost) Senzor toxických látek (fosgen a CO2) S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Stimuli Sensitive Materials/Polymers (SSMs/SSPs) = = Materiály/Polymery citlivé na podněty polymerní materiály - gely = 3D zesítěné polymerní řetězce odpověď“chemomechanická” – dramatické botnání nebo kolaps důvody světlo, teplo, vlhko, pH, koncentrace solí, elektřina přenos hydrogenových iontů, redukční reakce,…

chitosan N-vinyl pyrolidon – bobtnání ve vodě Poly(N-isopropylacrylamid) (PNIPAAm) regulace teploty a vlhkosti, porozity kontrolované uvolňování … S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Phase Change Material PCM = Materiály měnící fázi

Aktivní teplota ↑ pevná l. – tekutina, teplo absorbuje teplota ↓ tekutina– pevná l., teplo uvolňuje

‡ akumulace

intenzita 6-1000 °C čas 6-10 min

uvolnění absorbce tepla z lidského těla nebo okolí S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Shape Memory = tvarová paměť

Fázová změna z pevné na pevnou fázi (změna v krystalických oblastech) S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Materiály

Použití

Slitiny (SMA) NITINOL = nikl + titan+… měď-zinek-hliník, měď -hliník-nikl

Polymery (SMP) DIAPLEX, c_change™ blokový a segmentový kopolymer Mikro-Brownův pohyb waterproof (20 000 - 40 000 mm) breathability (6 000 - 12 000 g/m2 za 24 hod) elasticita a měkký omak aplikace v laminátech



Gore-Tex / mikro-póry /

Sympatex / žádné póry / chemické skupiny (adsorpce, difuze, desorpce molekul vodní páry)

shape memory polyuretany (SMPUs)



Aerogely “pevný kouř” - 96% porozita matrice křemíku (SIO2), nejlehčí pevná látka Výroba -vypařování tekutiny z gelu při superkritické teplotě a tlaku komplikované, drahé (3x okenní sklo) NASA, sol-gel chemie, 1931 v přírodě neexistuje vesmírný výzkum, … izolace aktivní, pasivní části senzorů S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Auxetické struktury



Použití Auxetická vlákna kompozity Auxetické pěny síta, filtry Auxetické struktury monofil, multifil, tkaniny, pleteniny …

tvarovatelnost absorpce energie chirurgické implantáty (šití, šlachy, dilatátor cév) kontrolované uvolňování léků S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Rozvětvené makromolekuly - dendrimery

jednoduchý řetězec

dendrimer

polymerní krystal

Ochranné materiály ochrana proti biol. a mikrob. látkám (nanočástice stříbra) léčba zranění


biomolekula, nanočástice,…


b) Aktivace textilních povrchů Nanopovrchy nanometr – 10-9 m = 0,000 000 001 m 380-780 nm λ viditelného světla molekulární, atomová uroveň nano částice = ↑měrný povrch m2/kg

???? JAK aktivovat (vyrobit) ????? tisk laminace impregnace nano-povrchy micro- nano- kapsule nano-vlákna S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Metallizace „Mtex“ Nano-stříbro „zdravé“ oděvy, nanometr silná vrstva stříbrných iontů, antiseptické, deodorační účinky, antibakteriální (99.99% po 50 praní)

PET

1800nm vrstva Ag - odlup



Mikro,- nano,- částice enkapsulace

Mikro – balení aktivní materiály uzavřené v tenkém polymerním obalu 1-1000µm S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Kapsule

neporézní vizuální indikátory PCM Př: Modifikace vláken – zvlákňování OUTLAST (fy Dupont) PAN vlákna + PCMkuličky

porézní postupné uvolnění vůně a esence pesticidy and herbicidy farmaka vitamíny antimikrobiální látky kosmetické přípravky, …



Samočistící povrchy Princip

povrch: 1. Mikroskopicky velmi hladký 2. Mikroskopicky velmi drsný, super-hydrofibní 3. Hydrofilní – foto-katalyticky aktivovaný

1) Mikroskopicky velmi hladký povrch částice špíny nemonou přilnout * reálný povrch výhody textilií – omak, drsnost, porozita (dýchání, izolace…) drsný povrch – lépe smáčen než hladký



2) Mikroskopicky velmi drsný, super-hydrofibní povrch LOTOS efekt asijský Lotos (Nelumbo nucifera) špinavý list – omývaný vodou 200 rostlin s tímto vodo-odpudivým efektem



olej, voda, kečup, káva, krev, červené víno, medo - fobní

povrstvení vláken nanočásticemi stříbra (1996) Lotus-Effect® S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


3) Hydrofilní – foto-katalyticky aktivovaný povrch fotokatalyticky aktivní oxidy a sulfidy: ZnO, CdS, TiO2, Fe2O3, ZnS schopnost rozkladu (degradace) organických látek po osvětlení

UV světlo

“easy-to-clean” povrchy – okna, omítky S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217

TiO2 (0,8%)/PES


Cesty ke SMART textiliím II 2) Nové materiály a struktury vložením známých prvků integrace mikroelektroniky do textilií – cítí, reaguje, adaptuje se (wereable electronics) 5 funkcí: senzory,akční členy, kontrolní jednotky, uložení, komunikace



Sensory

Sensory zrak, chuť, hmat, čich, sluch mechanické, termické, chemické, electrické, magnetické, další zdroje Dýchání – elasticita, vodivost, měření dechové frekvence Puls – bavlněné příze ovinuté ocelovým drátkem

Tlak – rozlišení 5 mm, max. velikost pole 50x40 cm. Max. rozsah tlaků je 7kPa-350 kPa, podkladový materiál - elastomer Lycra

Tepelné pole – Cu dráty princip – měření spočívá v použití konstantního proudu a registraci změny teploty, která se převádí na elektrický odpor

Piezokeramický mikrofon Tlak S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217


Vyšívané propojení

Balení - packaging


Dočasná propojení


Kontrolní jednotka – zpracování dat mozek řídí akční členy na základě signálů ze senzorů žádný textilní materiál neposkytuje Technické úkoly pro plnou integraci: miniaurizace flexibilní polymerní formy propojení balení & pratelnost tisk na ohebný materiál (textilní?) nízká cena nízká kvalita elektronických obvodů aplikace do 5 až 10 let



Instrukce – přenos dat Komunikace mezi elementy, oblek – prostředí optická vlákna, vodivé příze textilní obrazovka (France Telecom) anténa (tkaná, vyšívaná)



Akční členy reakce na impuls ze senzorů nebo po zpracování v řídící jednotce pohyb uvolnění substance zvuk, … shape memory materiály – umělé svaly



Zdroj energie, generátor • • • • •

tenké flexibilní Li-ion generátor – není omezeno rozměry solární generátor magneticko-dynamický efekt piezo-dynamický efekt electromagnetické vlny

• nové druhy Primární baterie

Přímé napájení



Walk - man

EKG T-shirt

Bicycle mesenger

Diagnostika a monitoring ve zdravotnictví (nemocní, staří, děti)




Bariérové textilie Ing. Jana Drašarová Ph.D. Co umí textil?

Recommend Documents