2.4.5. Преобразователи энергии

В настоящее время поиск и изучение альтернативных источников энергии являются одними из самых популярных направлений научных исследований. Устройства, способные сами добывать энергию из окружающей среды, могут иметь массу полезных применений.

Механические преобразователи на основе нанопроводов могут получать энергию за счет вибрации, возникающей при ходьбе, сердцебиении, течении жидкостей или газов. Исследователи Georgia Institute of Technology предложили простой и недорогой способ генерации электрического тока при помощи пьезоэлектрических нанопроводов из оксида цинка, выращенных на текстильных волокнах. Одежда из такого материала будет вырабатывать электричество за счет трения, возникающего при ее эксплуатации.

И зображения чудо-волокон представлены на рисунке. Кевларовая сердцевина была покрыта нанопроводами ZnO в процессе гидротермального синтеза. Диаметр проводов составил 50-200 нм, длина – до 3.5 мкм. Нанопровода растут из пленки ZnO, которая выступает в роли общего электрода. Волокно оказалось очень гибким и прочным – при сворачивании его в петлю диаметром 1 мм не было замечено никаких повреждений.

Для получения электричества была разработана следующая схема (рис. 2). Два волокна были скручены в спираль, причем одно из них было покрыто слоем золота. Оно выступало в роли катода наногенератора. При трении волокон между концами цепи возникала разность потенциалов 1-3 мВ. Сила тока в цепи лимитируется сопротивлением волокон. Путем снижения сопротивления удалось добиться силы тока 4 нА. Объединение волокон в нити, из которых потом можно изготовить ткань, должно привести к увеличению производительности устройства. Ожидается, что таким образом будет достигнута мощность 20-80 мВт на квадратный метр такой ткани.

2.5. Текстильная промышленность

Компания Nano-Tex успешно производит ткани, улучшенные с помощью нанотехнологий. Ткань обеспечивает абсолютную водонепроницаемость: благодаря изменению молекулярной структуры волокон, капли воды полностью скатываются с полотна, которое при этом «дышит».

А американская компания NanoSoni cразработала уникальную технологию, позволяющую создавать материалы с невозможными в природе свойствами, в частности, листы полимера, гибкие и упругие, как резина, и проводящие ток, как металл. Новый продукт назвали Metall Rubber- металлизированная резина.

Из «горячих новинок» текстильного нанорынка следует отметить утеплительный материал Aspen's Pyrogel AR5401, изготовленный на основе полимерного материала с нанопорами. Благодаря им материал ведет себя как хороший теплоизолятор. Компания начала производство из нового материала утепляющих стелек для обуви. Отзывы заказчиков о продукте были схожими: это универсальное решение для работы в экстремальных условиях.

Гонконгские ученые создали покрытие на основе наночастиц, которое предотвращает загрязнение ткани, а также способствует ее обеззараживанию. Некоторые нанопокрытия доступны и на российском рынке. Это обеззараживающие покрытия на основе наночастиц серебра и оксида цинка, а также покрытия, создающие устойчивый слой, который не пропускает ультрафиолет.

Американские исследователи из университета Клемсона (Clemson University) на основе детальных исследований структуры листьев лотоса создали «самоочищающееся» покрытие, которое отталкивает гораздо больше воды и грязи, чем обычные ткани. Принцип действия позаимствован у природы. Листья лотоса обладают свойством «самостоятельного очищения», их поверхность отталкивает большую часть грязи и воды. Поверхность листа лотоса устроена таким образом, что капля воды катится по нему, собирая грязь. А на гладкой поверхности, наоборот, капля воды, сползая, оставляет грязь на месте. Исследователи повторили этот механизм, нанеся разработанное покрытие на волокна ткани. Покрытие устойчиво и не разрушается при очистке и механическом воздействии. Созданная ткань, использующая этот принцип, даже если ее пытаться сильно испачкать, будет отталкивать большинство мокрой грязи. А оставшуюся, можно будет легко смыть обычной водой. Использование различных наночастиц в составе нового покрытия, безвредного для окружающей среды, позволит ткани приобрести ряд полезных свойств: от поглощения неприятных запахов до уничтожения микроорганизмов.

2.5.1 Хлопчатобумажная экранирующая ткань с наноструктурным ферромагнитным микропроводом (г. Москва)

В Центральном конструкторском бюро спецрадиоматериалов (г. Москва) разработана хлопчатобумажная экранирующая ткань с наноструктурным ферромагнитным микропроводом (г. Москва).

Технические характеристики:

1. Коэффициент экранирования электромагнитного поля в диапазоне 30 МГц-1ГГц от 15 до 40 дБ в зависимости от количества использованного нано-структурного ферромагнитного микропровода на 1 см².

2. Возможная ширина полотна от 90 см до 1,75 м.

3. Плотность переплетения - от марлевой ткани до полотна.

Ткань позволяет обеспечивать локальное экранирование переменных электромагнитных полей. Может применяться в изготовлении спецодежды для биологической защиты технического персонала, работающего в условиях воздействия электромагнитных полей, а также в пошиве штор и изготовлении жалюзи в целях обеспечения информационной безопасности зон повышенной конфиденциальности.