 Gyvename laikmečiu, kai technologijos labai sparčiai progresuoja ir vis
dažniau pritaikomos pačiose įvairiausiose žmonijos veiklos srityse.
Daugelis girdėjo terminą sumanioji tekstilė. Kartais ši tekstilė dar
apibūdinama ir kaip mąstančioji, protingoji, intelektualioji. Kas tai?
Tai iš esmės naujos tekstilės medžiagos ir gaminiai, stulbinančiai
keičiantys žmogaus gyvenimą įvairiose srityse.
Sumanioji tekstilė domina ir patraukia, nes peržengia įprastas tekstilės supratimo ir panaudojimo galimybes. Ji pranoksta net ir aukštųjų technologijų sukurtus tekstilės produktus, pavyzdžiui, ugniai atsparias, neįtikėtinai stiprias ar kvėpuojančias medžiagas. Terminas sumanioji tekstilė yra giminingas terminui sumanioji medžiaga, kurį imta vartoti Japonijoje 1989 m. Pirmoji tekstilės medžiaga, kuriai apibūdinti buvo panaudotas šis terminas, buvo atmintį turintis šilko siūlas. Pastarasis galėjo keisti savo formą panašiai kaip kai kurie metalų lydiniai, pavyzdžiui, nikelio ir titano. Ypač modernių tekstilės medžiagų – sumaniosios tekstilės kūrimas ir panaudojimas buityje ir techniniams tikslams yra puikus įvairių technologijų sąveikos ir pažangos pavyzdys. Dažnai tik žmogaus vaizduotės ribotumas yra kliūtis sumaniosios tekstilės panaudojimo galimybėms atskleisti.
Gyvenimo marškinėliai, galintys sekti įvairius fiziologinius parametrus (iliustracija iš tinklalapio VivoMetrics).
Tekstilės technologijos mokslo ryšys su kitų mokslo šakų – polimerų technologijos, biotechnologijos, mikroelektronikos – pasiekimais leidžia kurti adaptyviąsias technologijas, kurios labai išplečia tekstilės funkcines galimybes savitai aplinkai. Sumaniosios tekstilės medžiagoms atsiveria naujos perspektyvos ne tik kasdieniškai įprastame žmogaus gyvenime (apranga, interjero gaminiai), bet ir tokiose srityse kaip gydymas ir sveikatos priežiūra, sportas, astronautika, kita veikla ekstremaliomis sąlygomis, menas ir daug kur kitur. Taigi, sumaniosios tekstilės medžiagos, jų kūrimas, savybių tyrimai ir panaudojimo galimybės domina daugelį mokslininkų, gamybininkų ir, žinoma, vartotojus.
Skirtingas intelektualumo lygis
Sumanioji tekstilė yra jautri aplinkos poveikiui ar net gali į juos reaguoti ir prisitaikyti. Ne visi sumaniosios tekstilės gaminiai yra vienodai intelektualūs. Yra keli šios tekstilės intelektualumo lygiai, nusakantys pasyviąją, aktyviąją ir ypač sumaniąją tekstilę. Be to, intelektinės savybės gali būti suteikiamos ir įvairiems jos pavidalams: pluoštams, siūlams, audiniams, megztiems, pintiems ar neaustiniams gaminiams ir pan.
Poveikis, kuris sukelia sumaniosios tekstilės reagavimą, gali būti elektrinis, terminis, cheminis, magnetinis ar kitokios kilmės. Paprasčiausi sumaniosios tekstilės pavyzdžiai vadinami pasyviaisiais, nes jie gali tik justi aplinką. Taigi, pasyvioji tekstilė veikia kaip jutikliai. Aktyvioji tekstilė pasižymi tuo, kad ji dar ir reaguoja į įvairius poveikius, atlikdama vykdymo funkciją. Sumaniosios medžiagos geba gerai prisitaikyti prie kintančių aplinkos sąlygų, pakeisti savo elgseną, taigi, joms būdingos diagnostinės ir valdymo funkcijos. Kitaip sakant, gautoji informacija
panaudojama tiek proceso eigai sekti, tiek jam valdyti. Pastarieji
sumaniosios tekstilės gaminiai gali būti labai efektyvūs tokiose
veiklos srityse, kur reikia betarpiškai reaguoti į kintančią situaciją,
pavyzdžiui, žmogaus sveikatos būklę ar organizmo fiziologinius
reiškinius įvairiose, įskaitant ir ekstremalias sąlygas. Šie pokyčiai
gali būti vizualiai pastebimi, pavyzdžiui, kai interjero tekstilė
pakeičia savo formą, faktūrą, spalvą, o kartu ir visos patalpos
estetiką bei funkcionalumą arba kai, pavyzdžiui, pakilus temperatūrai,
sutrumpėja drabužio rankovės (tai daugelio keliautojų svajonė karštą
vasarą), bet gali būti ir visiškai nematomi žmogaus akiai – nes
procesai vyksta vien tik medžiagos molekuliniame lygyje.
Šildantis drabužis. Iš sidabrinių siūlų, kuriais tiekiama elektros energija, megztos kelnių dalys (iliustracija iš tinklalapio WarmX).
Komfortas ir estetika
Sumaniosios tekstilės gaminiai turi ne tik stebėti ir valdyti procesus, bet ir būti patogūs dėvėti, patvarūs. Kai kurioms visuomenės grupėms, pavyzdžiui, sunkiems ligoniams ar kūdikiams, tokia tekstilė ypač svarbi – sumanioji biomedicininė apranga gali atlikti tam tikras funkcijas nesinaudojant pirštais. Be to, vartotojui labai svarbu ir komfortiškumas, estetinė gaminio išvaizda, paprastas naudojimas. Panašių gaminių priežiūra, pavyzdžiui, valymas, skalbimas taip pat neturi būti sudėtingas. Pasaulyje išgarsėję gyvenimo marškinėliai turi įvairius jutiklius. Tai kompanijos „VivoMetrics“ (1 pav.) gaminys. Jis lengvas, sveria apie 230 g, gali būti skalbiamas skalbyklėje, yra komfortiškas. Respiracinės funkcijos įvertinimui jutikliai įtaisomi marškinėliuose ties žmogaus krūtinės ląsta ir pilvu. Gaminys seka pulso dažnį, kraujospūdį ir kitus fiziologinius parametrus miego, aktyvios fizinės veiklos, poilsio metu. Kompanija „Mitsubishi International Corporation“ sukūrė sumaniąją medžiagą, padengtą specialia membrana. Ši membrana ypatinga tuo, kad, pasiekus tam tikrą temperatūrą, aktyvuojamas mikroporų susidarymas. Taigi, vienomis sąlygomis medžiaga nepraleidžia vandens garų, o kitomis – yra laidi. Tokia medžiaga gali tikti alpinistų aprangai ir inventoriui – palapinėms, miegmaišiams. „Warmx“ firmos sumaniosios tekstilės gaminiai – šildantys drabužiai (2 pav.).
Mezginiams naudojami sidabriniai siūlai, kuriais tiekiama elektros energija iš minibaterijos, esančios mažytėje kišenėlėje. Šildančios zonos išdėstytos ties kojomis, juosmeniu, kaklu ar pečiais nenaudojant jokių laidų. Besiūlis mezginys (ištisai megztas gaminys, kurio nereikia siūti) dar padidina gaminio komfortiškumą. Tai labai patrauklūs gaminiai keliaujantiems pėsčiomis, dviračiais ilgesnėse kelionėse.
Sumaniosios tekstilės komponentai
Sumaniosios tekstilės jutikliai turi būti lankstūs, atsparūs vandeniui, patvarūs. Pavyzdžiui, tam tinka kompozitai, normaliomis sąlygomis veikiantys kaip izoliatoriai, bet tampantys laidžiais paveikus juos slėgiu. Šios medžiagos sluoksniu galima padengti įvairias tekstilės struktūras: audinius, mezginius, neaustines medžiagas. Jutikliais gali būti optiniai pluoštai, atspindintys tam tikro bangos ilgio šviesą. Bangos ilgio vertė siejasi su pluošto pailgėjimu ar sutrumpėjimu. Spalvą keičiančios tekstilės medžiagos reaguoja į aplinkos poveikį: šviesos spindulius, temperatūrą, slėgį ir kt. Tokių tekstilės medžiagų sudėtyje būna specialių jautrių elementų – pigmentų ar mikrokapsulių pavidalu. Pastaruoju atveju pigmentai esti miniatiūrinėse kapsulėse (3 pav.), kurių skersmuo tesiekia 1–5 mikrometrus. Medžiagos spalva gali kisti priklausomai nuo aplinkos poveikio: iš neaktyvuotos būsenos į aktyvuotąją ir atvirkščiai.
Sumaniąją tekstilę dar sudaro vykdymo įtaisai, energijos šaltiniai, elektronikos komponentai ir ryšio priemonės.
Vykdymo įtaisai leidžia tekstilės komponentams judėti, skleisti garsą bei atlikti daug kitų pageidaujamų funkcijų. Pavyzdžiui, atmintį turinčios medžiagos, sudarytos iš tam tikrų skirtingų metalų lydinio, įgyja savo pradinę formą pakitus aplinkos temperatūrai. Šie lydiniai gali būti ir siūlai, iš kurių gaminama sumanioji tekstilės medžiaga. Kompanija „Corpo Nove“ kartu su „d’Appolonia“ sukūrė sumaniąją tekstilės medžiagą, kurios siūlai atsimena ištiesintą padėtį. Todėl suglamžyto audinio raukšlės, kylant aplinkos temperatūrai, išnyksta. Taigi, ši medžiaga gali būti išlyginta naudojantis kad ir plaukų džiovintuvu.
Fotochrominės mikrokapsulės struktūra, sudaryta iš šviesos spinduliams jautraus komponento ir mikrokapsulės.
Energijos šaltinis tekstilės medžiagai gali būti, pavyzdžiui, kūno šiluma, saulės energija. Šiai energijai saugoti naudojamos labai mažos, lengvos ir lanksčios baterijos. Kai eksploatuojant medžiagą temperatūrų skirtumas yra labai didelis, šiluminę energiją galima saugoti panaudojant fazę keičiančias medžiagas. Pasikeitus temperatūrai, jos sugeria bei skleidžia šiluminę energiją. Tam gali būti panaudotas kad ir parafinas PCM ar kai kurios kitos medžiagos, kurios 1–10 mikrometrų dydžio mikrokapsulėmis integruojamos į tekstilės medžiagą. Taigi, mikrokapsulės dažnai panaudojamos suteikiant tekstilei intelektinių savybių. Mikrokapsulėse ar
Šildantis drabužis. Iš sidabrinių siūlų, kuriais tiekiama elektros energija, megztos kelnių dalys (iliustracija iš tinklalapio http://www.warmx.de/englisch/underwear.html)
tuščiavidurėse nanosferose gali būti saugomi skysčiai, garai ar kietos medžiagos, kurios per apvalkalą išskiriamos kontroliuojamu kiekiu ir reikiamu laiku. Mikrokapsulėse esančių medžiagų panaudojimas labai platus: taip galima perduoti organizmui vitaminus, antibiotikus, hormonus arba suteikti tekstilei malonų kvapą, drėkinti ir tepti odą, o repelentais atbaidyti vabzdžius.
Tekstilinė klaviatūra su elektronikos komponentais (iliustracija iš tinklalapio The Media Lab).
Žinoma, elektronikos komponentai, naudojami sumaniosios tekstilės gaminiuose, yra miniatiūriniai, lankstūs. Ryšio priemonėmis sumaniosios tekstilės medžiagoje būna optiniai pluoštai, taip pat laidūs siūlai. Ryšiui su medžiagos vartotoju realizuoti naudojami lankstūs tekstiliniai ekranai, tekstilinės klaviatūros. Pagalbinės klaviatūros gali būti gaminamos siuvinėjimo technika (4 pav.). Bevieliam ryšiui reikalingos antenos taip pat įrengiamos tekstilės medžiagoje. Kompanija „Interactive Wear AG“ sukūrė striukę, leidžiančią globaliosios pozicionavimo sistemos (GPS) dėka nustatyti ją dėvinčio žmogaus buvimo vietą. Šioje striukėje įmontuota nemažai elektronikos priemonių – grotuvas su ausinėmis, mikrofonu ir antena, pagalbos iškvietimo įranga. Gaminio panaudojimo galimybės gana plačios: striukė tiktų alpinistams, buriuotojams, logistikos paslaugų tiekėjams.
Žvilgsnis į ateitį
Dalis paminėtų sumaniosios tekstilės pavyzdžių pasaulyje gaminami pramoniniu mastu, bet dar daugiau jų tik kuriamos. Tikimasi, kad sumaniosios tekstilės medžiagos šiame amžiuje dar labiau paplis. Tokie šių medžiagų požymiai kaip jautrumas įvairiems veiksniams, formos bei kitų savybių suteikimas, o taip pat įvairių funkcijų, pavyzdžiui, savaime atitaisyti, diagnozuoti, suderinti pageidaujamas savybes taps netolimos ateities dalykais. Didelį dėmesį pasaulio mokslininkai skiria e. tekstilės (elektroninės tekstilės) kūrimui. Tai produktai, kuriuose integruoti beveik nematomi elektronikos komponentai. Vienas iš pavyzdžių – kiliminis takas, kuris, pajutęs, kad patalpa perpildyta, parodo kelią kito išėjimo link.
Manoma, kad ateities drabužis galėtų koreguoti aplinką (pavyzdžiui, apšvietimą), sekti kūno parametrus ir sumažinti žmogaus griuvimo riziką (ypač tai svarbu vyresnio amžiaus sergantiems asmenims), o jei, nepaisant jokių pastangų, drabužis suvokia, kad žmogus vis dėlto tuoj pargrius, reikiamos drabužio dalys transformuojasi – pastorėja, sukietėja ar tampa oro pagalvėmis, po to įvertina sveikatos būklę ir atlieka reikalingus veiksmus – pavyzdžiui, fiksuoja lūžį, perduoda vaistus, iškviečia pagalbą. Pneumatinių dirbtinių raumenų kūrimas yra labai svarbus, siekiant palengvinti ar pakeisti judėjimą, taip pat reabilitacijoje. Medicininė tekstilė, turinti būsenos atmintį, gali padidinti net ir komplikuotų operacijų sėkmingumą. Užklotai bei paklotai, kaupiantys, saugojantys ir atiduodantys šilumą, naudotini šilumos terapijai, hipotermijos prevencijai operacinėje ar paciento intensyvios priežiūros metu. Tokios tekstilės medžiagos gali pagerinti ir įprastos, šiuo metu naudojamos medikų aprangos – operacinių chalatų, pirštinių šiluminį-fiziologinį komfortiškumą. Vyksta moksliniai tyrimai, skirti pagrindinių elektronikos sistemų integravimui į siūlus – pluoštotronikos technologija. Ateities vizijoje – visuotinis mikroprocesorių integravimas į tekstilę.
Dr. Donatas Petrulis, dr. Salvinija Petrulytė,
Kauno technologijos universiteto profesoriai
|
