Солнечный свет постирает наноодежду

Китайские ученые разработали ткань, которая может сама очищаться под действием солнечных лучей. То есть одежду, сшитую из нее, не нужно будет стирать — достаточно всего лишь повесить ее так, чтобы на поверхность этой одежды попадал солнечный свет. Это получилось благодаря тому, что в волокна ткани были добавлены наночастицы диоксида титана.

Фото:

Давным-давно известный философ Фридрих Энгельс говорил о том, что человека создал труд. Однако в наше время далеко не все ученые согласны с этой гипотезой. Некоторые из них считают, что человека создала… лень! Да-да, именно из-за этого ценного свойства Homo sapiens начал изобретать всякие устройства, которые облегчают ему жизнь. В общем, по их мнению, именно человеческая лень является двигателем прогресса.

Честно говоря, наблюдая за эволюцией современной техники, начинаешь думать, что правильной является именно эта точка зрения. Людям уже не нужно самим передвигаться на большие расстояния, готовить себе еду и даже мыть посуду. Впрочем, кое-что все-таки еще приходится делать самостоятельно — например, стирать белье. И пусть в этом деле у нас тоже есть помощники — стиральные машины — однако все-таки надо и белье в них закладывать, и порошок насыпать, и программу нужную выставлять… В общем, не жизнь, а каторга.

Однако не исключено, что скоро и об этом придется забыть. Поскольку в этом году был достигнут прогресс в разработке самоочищающихся тканей. То есть тех тканей, которых стирать не надо — они сами себя постирают, если их на солнечный свет поместить. Но давайте обо всем по порядку.

Уже давно было известно, что при обработке тканей определенными соединениями, например N-галаминами, могут образовываться частицы, которые обладают окислительной способностью. Это позволяет им очищать материал от микроорганизмов, органики и даже токсичных веществ. При этом на структуру тканей эти добавки никак не влияют и свойств волокон не изменяют.

Однако большинство применяемых сейчас подобных соединений все же не являются эффективными очистителями. Во-первых, потому что они быстро разлагаются. Во-вторых, из-за того, что удаляют далеко не всю грязь, да и действуют в основном на поверхности тканей. А в-третьих, работать они могут в основном только при жестком ультрафиолетовом излучении. То есть получается, в каждом доме нужно держать мощный УФ-генератор, а это и опасно, и дорого — стиральная машина дешевле обойдется.

Однако осенью этого года впервые был сделан значительный прорыв в данной области. Группа ученых из Университета Калифорнии (Дэвис) во главе с Ган Суном решили использовать в качестве очистителя тканей антрахинон-2-карбоновую кислоту. Это вещество известно тем, что может образовывать прочную связь с целлюлозой, являющейся основой многих тканей. То есть этот очиститель невозможно просто так смыть с одежды (например, про попадании под дождь). И на структуру волокон этот реагент тоже не влияет.

Исследователи провели серию экспериментов и выяснили, что когда на материал, снабженный данным очистителем, попадает обычный солнечный свет, от антрахинон-2-карбоновой кислоты "откалываются" активные кислородсодержащие частицы, например гидроксильные радикалы и пероксид водорода. Эти вещества и обеспечивают разложение органических веществ, загрязняющих одежду, а также убивают микроорганизмы, попавшие на ткань (в том числе и болезнетворные). Причем с помощью антрахинон-2-карбоновая кислоты удалось избавиться даже от пятен, оставляемых кофе, кетчупом, чаем и кровью — а уж ни для кого не секрет, что эти пятна вывести особенно трудно. Однако в данном случае проблемы не было — загрязненную одежду просто вывешивали на прямой солнечный свет, и в течение нескольких часов трудолюбивые частицы реагента полностью удалят грязь.

А нанести кислоту на ткань удалось с помощью простой реакции этерификации — ткань погружали в смесь антрахинон-2-карбоновой кислоты и N, N-карбонилимидазола, после чего встряхивали в течение 24 часов. Доктор Нин Лю, принимавшая участие в исследовании, заметила, что такая простота в проведении процедуры позволяет наносить активные вещества на ткань в процессе ее окрашивания. То есть производство подобного материала не должно составить проблемы — такую ткань могут изготовить даже школьники на практическом занятии по химии. И для человека это вещество абсолютно безопасно (для кожи).

Однако все-таки недостатки у антрахинон-2-карбоновой кислоты есть — она может справиться далеко не со всеми загрязнителями, против неорганических красящих веществ, например, этот реагент абсолютно бессилен. Поэтому поиски универсального очистителя до сих пор продолжаются. И недавно весьма впечатляющих результатов удалось добиться китайским ученым.

Исследователи Мин Цзе Лун из из Шанхайского университета Цзяо Тун из Хубэйского и Даюн У из Хубэйского университета предложили добавить в состав ткани диоксид титана. Надобно заметить, что TiO2, также известный как оксид титана (IV), уже давно используется в самоочищающихся стеклах, кухонном оборудовании и сантехнике. Это вещество также входит в состав некоторых косметических лосьонов и кремов. А все из-за его свойства очищать поверхность под воздействием лучей определенной длины волны.

Кстати, и до разработки Мин Цзе Луна и Даюн У уже было несколько попыток использовать диоксид титана как очиститель ткани. Однако он "соглашался" работать только при ультрафиолетовом излучении. Чтобы избежать этого, китайские исследователи решили усовершенствовать очиститель.

Сначала они легировали диоксид титана азотом и изготовили раствор с наночастицами получившегося вещества. Далее в эту жидкость погрузили хлопковую ткань на одну минуту, после чего она была помещена под пресс, затем же ее высушили и ополоснули. И наконец, для улучшения чувствительности к свету материал обработали наночастицами йодида серебра.

Для того чтобы проверить действия очистителя, ученые испачкали ткань оранжевой краской (в состав которой входили как органические, так и неорганические вещества), а затем вывесили на прямой солнечный свет. Меньше чем через час материал стал абсолютно чистым. Рассмотрев его под микроскопом, исследователи убедились в том, что очиститель также уничтожил все бактерии. А волокна ткани оказались абсолютно целыми.

Читайте также: Из вирусов сделают… краску

Сейчас разработчики новой самоочищающейся одежды проводят эксперименты, которые должны выяснить, влияет ли новая добавка на человеческую кожу. Если выяснится, что нет, то тогда, по словам ученых, новую ткань можно будет запускать в производство. Однако о цене одежды, которая будет сделана из материала с подобной добавкой, исследователи пока ничего не могут сказать. Но уже сейчас очевидно, что она будет не маленькой — ведь диоксид титана достаточно дорог…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"