zde.

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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
K geotech
¥ packtech
” clottech
Co všechno je textil ?
C buildtech
h medtech
h protech
P agrotech
† sporttech
H hometech
i indutech
v mobiltech ñ
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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)
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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,…
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
Gore-Tex / mikro-póry /
Sympatex / žádné póry /
chemické skupiny
(adsorpce, difuze, desorpce
molekul vodní páry)
shape memory
polyuretany (SMPUs)
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
Auxetické struktury
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
Rozvětvené makromolekuly - dendrimery
jednoduchý řetězec
dendrimer
polymerní krystal
Ochranné materiály
ochrana proti biol. a mikrob. látkám
(nanočástice stříbra)
léčba zranění
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
biomolekula, nanočástice,…
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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, …
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
2) Mikroskopicky velmi drsný, super-hydrofibní povrch
LOTOS efekt
asijský Lotos (Nelumbo nucifera)
špinavý list – omývaný vodou
200 rostlin s tímto vodo-odpudivým efektem
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
Vyšívané propojení
Balení - packaging
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Dočasná propojení
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
Instrukce – přenos dat
Komunikace mezi elementy, oblek – prostředí
optická vlákna, vodivé příze
textilní obrazovka (France Telecom)
anténa (tkaná, vyšívaná)
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
Akční členy
reakce
na impuls ze senzorů nebo po zpracování v řídící
jednotce
pohyb
uvolnění substance
zvuk, …
shape memory materiály – umělé svaly
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
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
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
Walk - man
EKG T-shirt
Bicycle mesenger
Diagnostika a monitoring ve
zdravotnictví
(nemocní, staří, děti)
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217
Bariérové textilie
Ing. Jana Drašarová Ph.D.
S podporou projektu: Inovace a realizace kurzů CŽV Fakulty textilní CZ.04.1.03/3.2.15.2/ 0217