211service.com
Oblečení, které se čistí
Vědci z Monash University ve Victorii v Austrálii našli způsob, jak pokrýt vlákna nanokrystaly oxidu titaničitého, které rozkládají potraviny a nečistoty na slunci. Vědci pod vedením organického chemika a výzkumníka nanomateriálů Walid Daoud vyrobili přírodní vlákna, jako je vlna, hedvábí a konopí, která při vystavení slunečnímu záření automaticky odstraní skvrny od jídla, špíny a dokonce i od červeného vína.
Víno je pryč: Vlněná vlákna musí být chemicky upravena, aby získala stabilní povlak nanokrystalů oxidu titaničitého, které na slunci rozkládají organickou hmotu. Skvrny od červeného vína nezanechávají nepotažená vlákna ani po 20 hodinách (vpravo nahoře); nemodifikovaná vlákna potažená nanokrystaly vykazují určité skvrny (vpravo uprostřed). V chemicky upravených vláknech skvrna téměř zmizela kvůli pevně připojeným nanokrystalům (vpravo dole).
Daou a jeho kolegové potahují vlákna tenkou, neviditelnou vrstvou nanočástic oxidu titaničitého. Oxid titaničitý, který se používá v opalovacích krémech, zubních pastách a barvách, je silný fotokatalyzátor: v přítomnosti ultrafialového světla a vodní páry tvoří hydroxylové radikály, které oxidují nebo rozkládají organickou hmotu. Nicméně, říká Daoud, tyto nanokrystaly nemohou rozkládat vlnu a jsou neškodné pro pokožku. Navíc povlak nemění vzhled a dojem z látky.
Když něco spálíte, zoxidujete to, říká Jeffrey Youngblood , profesor materiálového inženýrství na Purdue University, který vyvíjí samočistící materiály, které odpuzují olej. Tento povlak oxidu titaničitého pouze spaluje organickou hmotu při pokojové teplotě za přítomnosti světla.
Oxid titaničitý může také ničit patogeny, jako jsou bakterie, za přítomnosti slunečního záření tím, že rozkládá buněčné stěny mikroorganismů. Díky tomu by měly být samočisticí látky zvláště užitečné v nemocnicích a dalších lékařských zařízeních. Daoud říká, že samočisticí schopnost se stane standardní vlastností budoucích textilií a dalších běžně používaných materiálů pro udržení hygieny a zabránění šíření patogenní infekce, zejména proto, že patogenní mikroorganismy mohou přežívat na textilních površích až tři měsíce.
Myšlenka použití oxidu titaničitého k výrobě samočistících povrchů není nová. Prášek oxidu titaničitého se přidává do barev a jako průhledný povlak (zhruba 10 nanometrů tlustý) na sklo, aby se vytvořila samočistící okna.
K výrobě samočisticí vlny používá Daoud a jeho kolegové nanokrystaly oxidu titaničitého o velikosti čtyři až pět nanometrů. V minulosti vědci vyráběli samočistící bavlnu potahováním těmito nanokrystaly. Ale potahování vlny, hedvábí a konopí se ukázalo jako obtížnější. Tato vlákna jsou vyrobena z proteinu zvaného keratin, který nemá na svém povrchu žádné reaktivní chemické skupiny, které by se mohly vázat s oxidem titaničitým.
Vědci chemicky upravují povrch vlněných vláken přidáním chemických skupin nazývaných karboxylové skupiny, které silně přitahují oxid titaničitý. Poté vlákna ponoří do roztoku nanokrystalů oxidu titaničitého. Výzkumníci nastínili tento proces v článku, který se nedávno objevil online v časopise Chemie materiálů .
V článku vědci ukazují, jak materiál obstojí proti skvrnám od červeného vína, které je notoricky obtížné odstranit. Vlna potažená oxidem titaničitým nevykazuje téměř žádné známky červené skvrny po 20 hodinách vystavení simulovanému slunečnímu záření, zatímco neošetřená vlna zůstává výrazně obarvená. Jiné skvrny zmizí rychleji: skvrny od kávy zmizí za dvě hodiny, zatímco skvrny od modrého inkoustu zmizí za sedmnáct hodin.
V minulosti byly vyvinuty různé typy samočistících materiálů, které obsahují nanočástice. Tkaniny a barvy odpuzující skvrny, které jsou v současnosti na trhu, mají obvykle nanočásticový nebo nanovlákenný povlak, který způsobuje, že kapky kapaliny stékají, místo aby se absorbovaly do materiálu. Kapky kapaliny s sebou berou malé částečky nečistot a špíny.
Další materiály jsou ve fázi výzkumu. Patří mezi ně mikrostrukturované materiály podobné teflonu, které odrážejí olej od svého povrchu. (Viz No More Thumbprints). otřeno vodou. (Viz Samočištění čelních skel bez zamlžení.)
Všechny tyto materiály jsou založeny na tom, že povrch odpuzují olej nebo vodu, říká Youngblood. Jedná se o koncept, který je zcela odlišný od konceptu nového povlaku oxidu titaničitého. Řídíme smáčivost a interakci s povrchem, říká. Povlaky s oxidem titaničitým na druhé straně degradují organickou hmotu. Nemá to nic společného se smáčivostí povrchu. Zde neodstraňujete to, co je na povrchu, ale spálíte to.
Každá z těchto technik výroby samočistících materiálů má svá vlastní omezení. Superhydrofobní materiály, které odpuzují vodu, jsou obvykle dobré při odstraňování částic nečistot, ale neřeší dobře oleje, říká Youngblood. Materiály, které odpuzují olej, jako je ten, který vyvinul, nemusí s určitými typy oleje fungovat. Na druhou stranu materiály potažené oxidem titaničitým nebudou fungovat, pokud nebudou vystaveny slunečnímu záření po dobu několika hodin.
Požadavek slunečního světla nezabránil tomu, aby technologie získala komerční zájem. Několik výrobců vlny navrhlo, že by chtěli technologii vyhodnotit, říká Daoud. Očekává, že samočistící vlny budou na trhu dostupné do dvou let, jakmile budou dokončeny dostatečné laboratorní a průmyslové testy.