Инженеры Массачусетского технологического института нашли новое применение обычному пластику: им удалось скрутить полиэтилен в ткань, которая может пассивно охлаждать пользователя, позволяя теплу и влаге испаряться. Открытие показало, что пластиковые пакеты для мусора легко превращаются ... в спортивную одежду.
Благодаря своей структуре ткань, сшитая из полиэтилена, может сохранять прохладу, позволяя уйти теплу, но научное сообщество в значительной степени отвергло ее как кандидатную ткань из-за ее нежелательной способности впитывать влагу.
«Все, с кем мы говорили, считали, что полиэтилен может сохранять прохладу, но он не впитывает воду и пот, потому что он отталкивает воду, и из-за этого он не будет работать как текстиль», - сказала Светлана Борискина из отдела машиностроения Массачусетского технологического института.
Но инженерная группа Массачусетского технологического института нашла способ сделать материал способным притягивать молекулы воды к своей поверхности, где она испаряется. Исследователи начали с необработанного полиэтиленового порошка, затем использовали стандартное фабричное текстильное оборудование для производства тонких волокон, обнаружив, что процесс приводит к умеренному окислению, которое приводит к слабому гидрофильному эффекту.
При должном отношении к экологичности, команда экструдировала множество полиэтиленовых волокон вместе в пряжу, пригодную для плетения, при этом промежутки между прядями образовывали «капилляры, через которые молекулы воды могли бы пассивно абсорбироваться, будучи притянутыми к поверхности волокна».
После некоторого моделирования, направленного на максимальное увеличение впитывающих и испаряющих свойств, инженеры оптимизировали расположение и размеры волокна перед тем, как вплетать пряжу в ткани с помощью промышленного ткацкого станка. При решающей схватке с хлопком, нейлоном и полиэстером полиэтиленовая ткань проявляла более быстрое впитывание, хотя повторное смачивание действительно ухудшало ее характеристики. К счастью, было найдено простое решение.
«Вы можете освежить материал, потерев его о себя, и таким образом он сохранит свою впитывающую способность», - сообщила Борискина. «Он может непрерывно и пассивно откачивать влагу».
Поскольку полиэтилен плохо взаимодействует с другими молекулами, традиционные чернила и красители не могут быть использованы для добавления цвета. Вместо этого к необработанному порошку добавляли окрашенные частицы перед экструзией пряжи.
Команда утверждает, что такое окрашивание ткани способствовало «относительно небольшому экологическому следу материала». Используя инструмент оценки жизненного цикла, обычно используемый в текстильной промышленности, инженеры определили, что материал и метод производства ткани требуют меньше энергии, чем полиэстер и хлопок.
«Полиэтилен имеет более низкую температуру плавления, поэтому его не нужно нагревать так сильно, как другие синтетические полимерные материалы, например, для изготовления пряжи», - пояснила Борискина. «Синтез сырого полиэтилена также выделяет меньше парниковых газов и отходящего тепла, чем синтез более традиционных текстильных материалов, таких как полиэстер или нейлон. Хлопок также требует много земли, удобрений и воды для выращивания и обрабатывается агрессивными химикатами, которые все имеет огромный экологический след».
Меньшее воздействие на окружающую среду распространяется и на реальное использование: Борискина говорит, что 10-минутного цикла охлаждения может быть достаточно, чтобы одежда оставалась чистой и свежей.
Есть надежда, что это открытие может привести к переработке пластиковых пакетов, пищевой упаковки, кофейных чашек и прочего в одежду и обувь вместо того, чтобы усугубить нашу огромную проблему с отходами. И действительно, в настоящее время команда занимается спортивной одеждой, военными и космическими технологиями.
Статья об исследовании была опубликована в журнале Nature Sustainability.
Источник: New Atlas
