LIBEREC 27. května 2014 – Fakulta textilní Technické univerzity v Liberci představuje smart (inteligentní) textilie, které mění svoji barvu v závislosti na teplotě či světle. Je to výsledek zhruba desetiletého výzkumu týmu docenta Michala Vika v Laboratoři měření barevnosti a vzhledu, která je součástí katedry materiálového inženýrství. Praktické využití se nabízí v designérské oblasti ale i v oblasti medicinské, bezpečnosti a při ochraně zdraví v běžném životě. Zároveň představujeme unikátní zařízení (spektrofotometr) „FOTOCHROM“, které bylo na FT TUL vyvinuto a je chráněno dvěma patenty.
Představení laboratoře barevnosti a vzhledu (LCAM)
Je to unikátní pracoviště nejen v rámci České republiky. Laboratoř byla založena v roce 1999 původně jako součást katedry textilních materiálů na FT TUL. Specializuje se na průmyslové posudky barevných rozdílů, vývoj speciálních měřících systémů a senzorů. V roce 2005 byl například vyvinut první experimentální měřící systém pro kolorimetrické a spektrální hodnocení barvoměnných materiálů, o který projevili zájem pracovníci firmy XEROX. Tento unikátní měřící systém byl nadále rozvíjen, takže v nedávné době patentoval tým laboratoře dva vynálezy: v roce 2009 zařízení pro měření změn použitých barviv v závislosti na spektrálním složení a intenzitě světla a v roce 2013 způsob a zařízení na měření trvanlivosti barevných efektů u barvoměnných materiálů. V roce 2006 pracovníci laboratoře přednesli zvané přednášky a kurz KOLORIMETRIE pro studenty astrofyziky a optiky na prestižní španělské Univerzitě v Granadě. A od roku 2008 se podílejí na výuce semestrálního kursu „Colorimetry in Industry“ v rámci prestižního evropského programu Erasmus Mundus Master programme – „Color in Informatics and Media Technology “ (CIMET). Svým vybavením snese liberecká laboratoř srovnání se špičkovými laboratořemi prestižních univerzit. Dokladem toho je skutečnost, že v Liberci prováděli speciální měření v rámci svých doktorských prací studenti ze zemí jako USA, Velká Británie či Austrálie. LCAM dlouhodobě spolupracuje s Kjótským technologickým institutem (KIT) v Japonsku a je zapojena do řady mezinárodních výzkumných projektů, které jsou součástí činnosti Mezinárodní komise pro osvětlování (CIE). Například TC 1-55 “Uniform Color Space for Industrial Color Difference Evaluation”, TC 1-72 Measurement of Appearance Network: MApNet a dalších.Firma Olympus C&S, zde v roce 2006 zřídila své další evropské a v České republice první referenční pracoviště.
Předmět výzkumu
Barevné efekty smart textilií, které mohou být výrazně měněny změnami vnějších podmínek, konkrétně změnou teploty a intenzitou UV záření. Použity k tomu jsou vhodná organická barviva či pigmenty a vhodný nosič těchto barviv, který zajistí požadovanou trvanlivost při běžné údržbě a také možnost ovlivnění těchto efektů. (Předmětem výzkumu tedy nejsou samotné pigmenty. To jsou organické sloučeniny používané v praxi zhruba 30 let). Impulsem pro zahájení výzkumu v LCAM byly funkční pigmenty použité na jiných materiálech – například samozabarvovací brýle, barvu měnící ornamenty na hodinkách či hračkách.
Použitelné jsou dva způsoby aplikace pigmentů na textilie:
- povrchově – z roztoku nebo disperzní pasty
- vnitřně – zakomponování přímo do vlákna – na FT ve spolupráci se Slovenskou Technickou Univerzitou v Bratislavě vyvinuli způsob jak při zvlákňování polymerů zakomponovat pigmenty přímo do vláken. Michal Vik: „Jedná se o běžná vlákna (polypropylen) používaná jak pro oděvní, tak technické účely. Nyní se zabýváme možnostmi jak tímto postupem vyrábět příslušná polyesterová vlákna, která se v textilním průmyslu také běžně používají“
Výzkum LCAM se v tuto chvíli zaměřuje na zkoumání tří barev – žluté, modré a fialové. Na jejich možné změny, na ovlivnitelnost změn, stabilitu, sytost, vliv teploty a světla na degradaci…atd.
Martina Viková, členka vědeckého týmu: „Výsledky výzkumu jsou důležité pro další vývoj SMART textilních senzorů. Každou barevnou změnu vnímáme subjektivně, pro vědecké účely je nutné parametry barevných změn objektivizovat. Musíme umět přiřadit ke konkrétní teplotě nebo konkrétní intenzitě UV záření určitou sytost barevného odstínu. Je to otázka kalibrace systému. Například správný fotochromní systém musí být schopen mnohonásobného reversibilního cyklu aniž by nastalo významné snížení velikosti barevné změny, nebo dokonce odbarvení“
Inteligentní (smart) textilie reagující barevnou změnou na světlo a teplo
Obecně se dá říci, že inteligentní textilie představují novou generaci textilií a z nich vyrobených produktů. Lze je definovat jako textilie, které jsou schopné reagovat na vnější podmínky, např. tím, že jsou do nich vloženy elektronická zařízení nebo inteligentní materiály. V našem případě funkční barviva.
PRINCIP ZMĚNY BARVY: Pigmenty, které absorbují UV záření nebo teplo a v důsledku toho mění svoji chemickou strukturu a tím i své optické vlastnosti. Fotochromismus je jev, kdy se absorpční spektrum molekuly (nebo krystalu) se mění, je-li vzorek ozařován zářením určité vlnové délky. Například, bezbarvá látka A se po ozáření UV zářením stane barevnou sloučeninou B. Ta může být absorpcí viditelného záření a nebo teplem převedena zpět na původní látku A.
Oblasti použití barevně se měnících textilií
Jako efektní designový prvek, s jehož pomocí může žena několikrát za den změnit barvu svých šatů – termochromní prvek – bezpečnost při práci i v běžném životě: viz oblečení pro nejmenší děti – maminka pozná podle zbarvení, že dítě v kočárku je přehřáté.
Zapojení studentů do vědecké práce
Studenti se zapojují do řešení konkrétních vědeckých úkolů v rámci svých diplomových a rigorózních prací. Lenka Jurigová ve své diplomové práci „Futuristický návrh košile” využila fotochromní pigment jako integrální funkční prvek svého designového řešení. Aneta Nývltová pak ve své práci „Návrh sportovní kolekce s UV dozimetrem” pak spojila designové řešení s využitím senzorických schopností barvoměnných pigmentů. Problematikou přesného měření úrovně UV záření se pak například ve své práci realizované na LCAM „a Photosensitive Sensor” zabývala Agathe Camerlo, MSc. z Francie, v současné době působící jako PhD student na EMPA ve Švýcarsku.
Uvedení výrobků do praxe
Představované produkty jsou dnes v prototypovém provedení a zájem o spolupráci projevila firma ALPINE pro využití na sportovní oblečení. V případě speciálního spektrofotometru FOTOCHROM je připravována komercionalizace v rámci projektu PRE-SEED VAVPI „Inovativní výrobky a environmentální technologie“, kdy bude na podzim tohoto roku prezentován funkční prototyp na odborném kongresu a výstavě IUPAC ve Francii.
Michal Vík: „Výhodou je, že náš nový přístroj je kompatibilní se současně provozovanými systémy a v základním režimu jej lze používat také jako standardní spektrofotometr pro účely kontroly kvality v textilním, plastikářském, či automobilovém průmyslu. “
Kontakt:
PhDr. Jaroslava Kočárková
mluvčí Technické univerzity v Liberci
mobil: 602 770 114, e-mail: jaroslava.kocarkova@tul.cz
26. května 2014