Nepakeičiamoji tekstilė: kosminiai laivai, neperšaunamos liemenės, dirbtiniai žmogaus organai ir gatvių tiesimas

Paklauskite gatvėje pirmo sutikto žmogaus: kas yra tekstilė? Jis jums atsakys, kad tai jo drabužiai, o gerai pagalvojęs pridurs, kad tai ir jo namų užuolaidos. Iš tiesų, tekstilės visur yra ženkliai daugiau, nei vien mus supančioje artimoje aplinkoje.

Ir danguje, ir kosmose

Tekstilė aviacijoje ir kosmose yra naudojama kosminėms antenoms, lėktuvų ir erdvėlaivių korpusų detalėms, lėktuvų ir raketų radioelektroninę aparatūrą apsaugantiems vibroizoliaciniams  elementams, lėktuvų kuro filtrams, specialių savybių kosmonautų aprangai.

Vykdant tyrimus visatos kosminių objektų skleidžiamoms radijo bangoms užfiksuoti ar ryšiui su kosmonautais palaikyti, naudojami radijo teleskopai, kurių daugiamodulinių antenų „veidrodinis” paviršius formuojamas iš metalinių (plieno, chromo, volframo, molibdeno, nikelio, vario) tinklo sandaros mezginių.

Yra žinoma, kad tinklinės struktūros metalinė megztinė medžiaga, padengta aukso sluoksniu, dar 1969 m. buvo panaudota parabolinės kosminės antenos „veidrodiniam“ paviršiui suformuoti amerikiečių kosminio laivo „Apollo 11“ skrydžio į Mėnulį metu. Antena buvo naudojama ryšiui su astronautais palaikyti.

Nedaugelis žino, kad Sovietų Sąjungos daugkartinio naudojimo erdvėlaivio „Buran“ korpusas buvo padengtas plokštėmis, pagamintomis tuomečiame Lietuvos tekstilės pramonės mokslinio tyrimo institute (vėliau – Lietuvos tekstilės institutas, dabar – Fizinių ir technologijos mokslų centro tekstilės institutas (FTMC TI). Čia buvo kuriami ekstremaliomis sąlygomis dėvimi kosmonautų drabužiai, specialios medžiagos kosmonautų skafandrams, audiniai neperšaunamoms liemenėms, armuojančios medžiagos kompozitų gamybai.

Medžiagos, gelbėjančios gyvybes

Kareivio uniforma, ugniagesių drabužiai, chirurgo apranga, kosmonauto kostiumas, neperšaunamos liemenės – funkcinės tekstilės gaminiai.

FTMC TI kuriamos šarvinės liemenės, apsaugančios nuo kulkų, skeveldrų, peilio ar smaigo dūrio, yra išbandytos JAV ir Vokietijos akredituotuose balistinių bandymų centruose, jos atitinka visame pasaulyje pripažinto NIJ standarto reikalavimus.

Tokias šarvines liemenes dėvi Lietuvos kariai, policininkai, įvairių saugos tarnybų darbuotojai. Šių liemenių konstrukcija nuolat tobulinama, siekiant suprojektuoti jas kuo patogesnes, lengvesnes. Jų balistinis atsparumas tikrinamas instituto balistinių bandymų laboratorijoje.

Moksliškai įrodyta, jog tam tikrų dažnių elektromagnetinės bangos (EM) neigiamai veikia gyvuosius žmogaus audinius ir elektronines sistemas. Todėl viena iš FTMC TI mokslininkų darbų krypčių – kurti medžiagas, apsaugančias nuo EM bei išsklaidančias elektros krūvį.

Projektuojamos ir tiriamos medžiagos su elektrai laidžiais priedais (metalizuotais siūlais, dangomis), kurie suteikia tekstilės medžiagoms elektrinį laidumą.

Kas bendro tarp medicinos ir tekstilės?

Viena iš sparčiausiai besivystančių funkcinės tekstilės sričių yra medicininė tekstilė. Kas yra bendro tarp dviejų iš pirmo žvilgsnio, nieko bendro neturinčių sričių: medicinos ir tekstilės? Turbūt daugelis pagalvoję pasakytų – gydytojų apranga. Tačiau medicinoje tekstilės yra ženkliai daugiau.

Medicininė tekstilė yra skirstoma į tris pagrindines sritis: sveikatos apsaugos ir higienos gaminiai (gydytojų apranga, apsauginės kaukės, kepuraitės, ligoninių patalynė, medicininiai įtvarai ir kt.), gyvybiškai svarbias funkcijas atliekanti tekstilė (tekstilės gaminiai naudojami dirbtinių plaučių, kepenų formavime) bei chirurginė tekstilė (neimplantuojami (tvarsčiai) ir implantuojami tekstilės gaminiai, kaip chirurginiai siūlai, dirbtinės kraujagyslės, dirbtinės sausgyslės, raisčiai, išvaržų tinkleliai, dirbtiniai širdies vožtuvai, dirbtinė oda).

Medicininėje tekstilėje naudojami visų tipų tekstilės gaminiai: vienagijai, daugiagijai siūlai, austos, megztos, pintos, neaustinių medžiagų  struktūros. Pavyzdžiui, dirbtinės kraujagyslės gali būti austos arba megztos struktūros, chirurginiai siūlai, dirbtiniai raiščiai, sausgyslės – pintos struktūros, ortopediniai įtvarai ar išvaržų tinkleliai – megztos struktūros.

Platų tekstilės gaminių panaudojimą medicinoje nulemia labai didelės tekstilės medžiagų projektavimo galimybės ir suformuotų gaminių savybės: lankstumas, biosuderinamumas su žmogaus audiniais (galimybė pasirinkti reikiamų savybių pluošto polimerą, kontroliuoti gaminio akytumą) ir mechaninių savybių parinkimo optimizavimas.

Šiandien KTU Mechanikos inžinerijos ir dizaino fakulteto (KTU MIDF) mokslininkai kuria tekstilės medžiagas iš nano-mikrogijų, kurios dėl savo struktūros panašumo į žmogaus audinių struktūrą, bei dėl savo unikalių savybių, kaip porėtumo, itin mažo gijų skersmens (20-500 nm) turi itin plačias pritaikymo galimybes medicinoje.

KTU MIDF mokslininkai, bendradarbiaudami su Lietuvos sveikatos mokslo universitetu, vykdo bendrus mokslinius darbus, kurių metu formuojamos tekstilės medžiagos su įterptomis medicininės paskirties medžiagomis. Tokio tipo medžiagos gali būti naudojamos kaip išmanieji tvarsčiai.

Taip pat neaustinės medžiagos iš nano-mikrogijų yra naudojamos ir audinių inžinerijoje, kaip karkasas ląstelėms auginti. Tyrimų metu jau įrodyta, kad parinkus tinkamą polimerinį tirpalą, optimizavus gamybos parametrus galima suformuoti tekstilės medžiagą iš nano-mikrogijų ant kurios nusodintos ląstelės dauginasi ir migruoja, t.y. ląstelėms sukuriama dirbtinė aplinka artima natūraliam tarpląsteliniam matriksui.

Kelių tiesimas ir statybos – nei per žingsnį be tekstilės

Tekstilė naudojama tiesiant kelius, žemės ūkyje, statybose. Geotekstilės medžiagos naudojamos kelių gruntkeliams, asfalto armavimui, hidrotechninių įrenginių statyboje, drenažo sistemoms žemės nusausinimui, sporto arenų bei aikščių, krantinių, pylimų, tunelių, užtvankų bei baseinų statybai, taip pat baseinų valymui, panaudojant bakterijas/virusus naikinančius tinklus.

Tiesiant kelius, jų konstrukcijos pastovumui pagerinti naudojamos geosintetinės tekstilės medžiagos kaip geotinklai, geokompozitai, geogrotelės, geomembranos, geokameros, atliekančios armavimo, filtravimo, skiriamojo sluoksnio, barjero skysčiams (hidroizoliacijos), drenavimo funkcijas.

Agrotekstilė – tai apsauginiai tinklai nuo vėjo, saulės, smėlio, paukščių, krušos, šlaitų nuošliaužų bei įvairios augalų apšildymui, apželdinimui ar derliaus nuėmimui skirtos medžiagos.

Transporto tekstilė naudojama ne vien sėdynių, salono apmušalams ar įvairioms kišenėlėms. Šiuolaikiniuose automobiliuose tekstilė sudaro daugiau nei 3 % jo masės. Kai kuriose transporto priemonėse mezginiai iš metalo vielos naudojami variklių detalėms. Anglies, stiklo ar kanapių pluošto medžiagos naudojamos kėbulo ir apdailos detalių kompozitų gamybai, salono izoliavimui nuo ugnies. Sportinių automobilių, kaip „Formulė-1“ bolido, korpusas gaminamas tik iš anglies pluošto kompozito.

Ultralengvų superefektyvių elektrotomobilių kėbulų bioplastikui gaminti naudojamos medžiagos iš jūros dumblių. Mezginiai iš nerūdijančio plieno siūlų pritaikomi automobilių, naudojamų atšiauriose klimatinėse sąlygose, salonams – sėdynių apvalkalams, kilimėliams – apšildyti.

Žvilgsnis į ateitį

Kaip vieną iš tekstilės vystymosi krypčių galima numatyti platesnio asortimento sumaniosios tekstilės medžiagų rinkoje atsiradimą ir gaminių iš jos kūrimą.

Sumaniosios tekstilės gaminiai  reaguoja, matuoja  įvairius žmogaus kūno ar išorinės aplinkos pokyčius ir gali prie jų prisitaikyti. Ateityje sumanioji tekstilė vis plačiau bus taikoma sveikatos priežiūros, sporto ir sveikatingumo, mados ir pramogų, karinėje ir saugumo srityse.

Sumaniosios tekstilės plėtra taip pat yra susidomėję įvairių sričių mokslininkai, tyrėjai ir gamintojai, suinteresuoti naujų tekstilės medžiagų pritaikymu elektronikai, jutikliams, nanotechnologijoms, energiją aprūpinančioms sistemoms ir kitiems inovatyviems produktams.

Norint tinkamai įvertinti tekstilės medžiagų  elektromagnetinės apsaugos efektyvumą reikalingos įvairių mokslo sričių specialistų – tekstilininkų, chemikų, fizikų – žinios. Kuriant medicininės paskirties tekstilės gaminius tekstilės inžinieriui reikia bendradarbiauti su  biomedicinos srities mokslininkais, chemikais. Tarpsritiškumas ir yra vienas iš didžiausių tekstilės inžinerijos privalumų.

2015 09 11  „Erdvėlaivis Žemė 2015“ Fizinių ir technologijos mokslų centro Tekstilės instituto pristatymas „Techninė tekstilė – nuo kosmoso iki žemės“. 

LAIKAS. 11:00-15:00 val. 

VIETA. KTU Mechanikos inžinerijos ir dizaino fakulteto fojė, Studentų g. 56.