Умные материалы: как углеродные добавки создают одежду и пластик будущего

Антистатичность, повышенная прочность, термостойкость — вот что привносят в материалы даже мизерные дозы углеродных добавок. По сути, мы учим старые материалы новым трюкам, и результаты порой поражают. Это не магия, а нанотехнологии в действии.

Проблема статического электричества — не просто мелкая бытовая неприятность. Это вопрос безопасности. Углеродные добавки, введенные в пластик, создают в нем проводящую сеть, которая безопасно рассеивает заряд. Поэтому такой пластик идеален для детских площадок. Ребенок может бесконечно скатываться с горки, и его волосы останутся послушными. Разве не здорово?

Канистрам противопоказано электричество

А теперь давайте о серьезном. Обычная пластиковая канистра для бензина — это потенциальная угроза. Представьте: во время заправки в пистолете накапливается статический заряд. Малейшая искра при контакте с незащищенным пластиком — и пожар неминуем. Именно поэтому на автозаправках используют только антистатические канистры. Раньше для этого применяли поверхностно-активные вещества (ПАВы), но их эффект со временем «смывался». Углеродные нанотрубки — это решение навсегда. Они становятся частью структуры материала, обеспечивая надежную и долговечную защиту. Кажется, такая мелочь, а спасает жизни.

Вы уже сталкивались с этими технологиями, даже не подозревая об этом. Помните темную матовую пленку, в которую упакован ваш новый смартфон? Ее антистатические свойства — тоже заслуга углеродных добавок. Они защищают чувствительную электронику от разрядов, которые могут вывести ее из строя еще до включения. Нанотрубки уже тихо вошли в нашу повседневность.

Одежда, которая не только греет, но и охлаждает

Но нанотрубки — не только для пластика. Текстиль с их помощью становится по-настоящему умным. Одежда теперь может не просто сохранять тепло, а активно согревать или охлаждать. Представьте куртку с зонами подогрева, которые работают от пауэрбанка, или футболку, сохраняющую прохладу в летний зной.

«Какие возможности это открывает? Самые прямые: системы обогрева в перчатках, куртках, любой экипировке. Подключил к портативной батарее — и вот тебе комфортные 20–40 градусов именно там, где нужно», — объясняет Максим Чепезубов из Фонда инфраструктурных и образовательных программ.

В России над этим уже работают. В лаборатории SmartTextiles создают текстиль с охлаждающим эффектом. Секрет в композитных нитях, внутри которых «запечатаны» особые материалы, например, полиэтиленгликоль. Они поглощают излишки тепла, создавая ощущение свежести. Такая одежда будет незаменима для медиков, спортсменов или просто жителей жарких регионов. Мы же все мечтаем о вечной прохладе в метро летом?

Второе направление — сверхтонкие хирургические нити толщиной менее 10 микрон (вместо привычных 40!). Их производят прямо в лаборатории и тестируют на прочность и электропроводность. А значит, швы будущего будут не только тоньше и аккуратнее, но и, возможно, «умными».

И конечно, спецодежда. Компания «АрктикТекс» создала костюмы из функционального текстиля, которые не горят и при этом согревают даже в лютый мороз благодаря встроенным греющим модулям из электропроводящей ткани. Это уже не просто роба, а высокотехнологичный скафандр для выживания в экстремальных условиях.

Применение углеродных добавок будет только расширяться. Российские ученые нашли способ вводить их в материалы равномерно, не нарушая структуры, с помощью специальных паст — так называемых мастербатчей. И дело не только в нанотрубках: другие формы технического углерода тоже работают.

«Мы долго бились над тем, как добавлять в материалы разные виды техуглерода. У него иная форма, чем у нанотрубок, но положительный эффект тоже есть», — резюмирует Чепезубов.

По мотивам материала Яны Юровой