Умный текстиль с покрытием из жидкого металла может самовосстанавливаться

24 апреля 2023 г.

Эллен Фиддиан — научный журналист Cosmos. Она имеет степень бакалавра (с отличием) в области химии и научных коммуникаций, а также степень магистра в области научной коммуникации, полученные в Австралийском национальном университете.

Исследователи нашли очень умный способ покрыть ткань воздухопроницаемым металлическим слоем, который может самовосстанавливаться, отталкивать бактерии и проводить электричество.

Покрытие «жидкий металл», описанное в статье в Advanced Materials Technologies, может стать основой для умного текстиля и носимой электроники.

Международная группа исследователей утверждает, что наносить покрытие просто: достаточно окунуть чистый кусок ткани в жидкость на несколько секунд. Это можно сделать при комнатной температуре.

Речь идет о растворе металлов галлия и индия, суспендированных в изопропаноле, который часто используется в дезинфицирующих средствах для рук.

Когда галлий и индий соединяются, они становятся жидкими при комнатной температуре.

Раствор готовят путем обработки ультразвуком (звуковой вибрацией) металлов в изопропаноле в течение 45 минут.

После сушки термофеном металлы образуют на ткани крошечные капли, каждая размером в доли микрометра.

Со-старший автор, доктор Ви Кхан Труонг, заместитель директора Лаборатории биомедицинской наноинженерии Университета Флиндерса, говорит, что частицы выглядят «что-то вроде черники».

На частицах образуется тонкий слой на основе кислорода, который делает их непроводящими.

«Но когда вы нажимаете на них, вы можете сформировать определенный проводящий путь», — говорит Труонг.

Это означает, что вы можете построить электронную схему в ткани, просто приложив достаточно силы, чтобы разрушить оксидный слой.

«Мы можем настраивать проводящие пути по своему усмотрению», — говорит Труонг.

А добавив больше покрытия, вы можете сделать ткань более проводящей.

Хотя ни галлий, ни индий не являются распространенными металлами, для этого процесса требуется менее микрометра каждого из них в тканевом покрытии.

«Пока что это довольно низкая стоимость, поскольку количество материала, которое мы используем, совсем небольшое», — говорит Труонг.

Проводящие пути также могут самовосстанавливаться при порезе.

Кроме того, металлы малотоксичны и обладают противомикробными свойствами. Исследователи показали, что текстиль может защитить от вызывающих инфекцию бактерий Pseudomonas aeruginosa и Staphylococcus aureus в лаборатории.

Ткань не только отталкивает болезнетворные микроорганизмы, но и может носиться в течение более длительного периода времени без необходимости стирки.

Исследователи также превратили тканевые пластыри с покрытием в электроды для электрокардиографа (ЭКГ) и обнаружили, что они работают так же хорошо, как коммерческие электроды на гелевой основе.

Труонг говорит, что этот текстиль можно использовать в таких вещах, как антимикробные покрывала для больничных кроватей и одежда для пациентов, мониторинг сердечного ритма, а также предотвращение инфекций.

«Следующее — спланировать и интегрировать их в настоящий текстиль», — говорит он.

Группа американских исследователей под руководством профессора Майкла Дики из Университета штата Северная Каролина (США) недавно показала, что эту смесь можно использовать для изготовления эластичной резинки.

Первоначально опубликовано в журнале Cosmos под заголовком «Удивительная биомедицина: жидкий металл может создавать дышащие, антимикробные умные ткани, которые смогут измерять частоту сердечных сокращений и даже исцелять себя».

Никогда еще не было более важного времени, чтобы объяснять факты, ценить научно обоснованные знания и демонстрировать последние научные, технологические и инженерные достижения. «Космос» издается Королевским институтом Австралии, благотворительной организацией, призванной связывать людей с миром науки. Финансовые взносы, большие или маленькие, помогают нам обеспечить доступ к достоверной научной информации в то время, когда мир в ней больше всего нуждается. Пожалуйста, поддержите нас, сделав пожертвование или купив подписку сегодня.