Инженеры Массачусетского технологического института превращают переработанный пластик в самоохлаждающиеся ткани

По мнению инженеров Массачусетского технологического института, полиэтилен может стать аутсайдером в производстве тканей будущего, и недавнее исследование доказывает, что ранее недооцененный материал действительно может быть пригоден для носки.

В значительной степени отвергнутый научным сообществом, полиэтилен теперь сам по себе может стать звездой. Полиэтилен ценится за его тонкость и легкость — вспомните о полиэтиленовой пленке и пакетах для продуктов, — но его нельзя было носить из-за его свойств, препятствующих впитыванию влаги.

Это означает, что, хотя материал и обладает встроенным эффектом самоохлаждения, который пропускает тепло, а не задерживает его внутри, в то же время он не способен отводить и испарять влагу, задерживая воду и пот. Но теперь команда инженеров Массачусетского технологического института в партнерстве с международными университетами и организациями за рубежом превратила полиэтилен в волокна и пряжу, которые предназначены для отвода влаги, и они уже соткали из этих нитей шелковистые, легкие ткани, которые впитывают и испаряют воду быстрее, чем обычные ткани, такие как хлопок, нейлон и полиэстер, сказали в Массачусетском технологическом институте.

Исследователи подсчитали, что полиэтиленовые ткани могут оказывать меньшее воздействие на окружающую среду в течение своего жизненного цикла, чем хлопчатобумажные и нейлоновые ткани, что противоречило большинству предположений. Фактически, исследователи выразили надежду на то, что ткани, изготовленные из полиэтилена, “могут стать стимулом для переработки пластиковых пакетов и других изделий из полиэтилена в пригодный для носки текстиль, что повысит экологичность материала”.

Светлана Борискина, научный сотрудник отдела машиностроения Массачусетского технологического института, сказала: “Как только кто-то выбрасывает пластиковый пакет в океан, это становится проблемой.

Но эти пакеты можно легко переработать, и если вы можете сделать из полиэтилена кроссовки или толстовку с капюшоном, то с экономической точки зрения было бы разумно собрать эти пакеты и переработать их”.

“Все, с кем мы разговаривали, говорили, что полиэтилен может сохранять прохладу, но он не будет впитывать воду и пот, потому что не пропускает воду, и из-за этого он не годится в качестве текстиля”, — добавила Борискина. А теперь пришло время заняться ботаникой.

В Массачусетском технологическом институте объяснили, что молекула полиэтилена имеет “основу” из атомов углерода, к каждому из которых присоединен атом водорода. Его “простая” структура, которая повторяется много раз, “образует структуру, подобную тефлону, которая не прилипает к воде и другим молекулам”.

В ходе экспериментов инженеры обнаружили, что они могут взять сырье в виде порошка и, используя стандартное оборудование для производства текстиля, расплавить и экструдировать его в тонкие волокна, похожие на спагетти.

В результате процесса окисления материал преобразился, что привело к “изменению энергии волокон” — теперь они могли притягивать молекулы воды к своей поверхности, в результате чего получались ткацкие волокна из полиэтилена. Но создание пригодного для носки материала было еще одним этапом экспериментов, который включал моделирование свойств волокон.

С помощью моделирования инженеры обнаружили, что “волокна определенного диаметра, расположенные в определенных направлениях по всей нити, улучшают впитывающую способность волокон”, а это означало, что они могут оптимизировать материал с помощью дополнительных испытаний.

В конечном счете, они использовали промышленный ткацкий станок, чтобы соткать из пряжи ткани с более оптимизированным расположением волокон и размерами, и в ходе испытаний обнаружили, что ее влагоотводящая способность выше, чем у обычного текстиля. “В ходе каждого теста полиэтиленовые ткани впитывали и испаряли воду быстрее, чем другие обычные ткани”, — сообщили в Массачусетском технологическом институте.

И хотя исследователи заметили, что полиэтилен “частично теряет свою способность притягивать воду при многократном смачивании”, они поняли, что “просто применяя некоторое трение или подвергая его воздействию ультрафиолетового излучения, они заставляют материал снова становиться гидрофильным”.

Борискина пояснила: “Вы можете освежить материал, потерев его о сам материал, и таким образом он сохранит свою влагоотдающую способность. Он может непрерывно и пассивно отводить влагу”.

Но те, кто добивается больших успехов, на этом не останавливаются.

Команда также нашла способ придать цвет полиэтиленовым тканям, что, по их словам, было сложной задачей “опять же из-за стойкости материала к связыванию с другими молекулами, включая традиционные чернила и красители”.

Тем не менее, исследователи добавили цветные частицы в порошкообразный полиэтилен перед экструзией материала в виде волокон — в результате частицы были инкапсулированы в волокна, что придавало им цвет. Борискина сказала, что исследователям не пришлось проходить традиционный процесс окрашивания текстиля путем погружения его в растворы агрессивных химикатов. “Мы можем окрашивать полиэтиленовые волокна полностью сухим способом, а в конце их жизненного цикла мы могли бы расплавить, центрифугировать и извлечь частицы для повторного использования”, — что, естественно, способствует меньшему экологическому воздействию, которое оказал бы полиэтилен, если бы он использовался для изготовления текстиля, — говорят исследователи, а также требует меньше энергии для стирки и сушки материала по сравнению с хлопком или другими текстильными изделиями. “Он не пачкается, потому что к нему ничего не прилипает”, — сказала Борискина. “Вы можете стирать полиэтилен в холодном режиме в течение 10 минут, а хлопок — в горячем режиме в течение часа”.

В настоящее время команда изучает способы использования полиэтиленовых тканей в различных областях применения, таких как легкая спортивная одежда с пассивным охлаждением, военная форма, и, возможно, даже в скафандрах следующего поколения.

Подробнее о деловых новостях от WWD читайте в статье:

Бренд верхней одежды запускает кампанию по обновлению одежды

Прогулки на свежем воздухе Сейчас в моде

Полевые заметки: Подарочный путеводитель для любителей активного отдыха