В качестве основы используется обычная ткань, а токопроводящие свойства ей придает особая пропитка на основе углеродных нанотрубок TUBALL OCSiAl. Она преобразует саму ткань в нагревательный элемент. За счет состава пропитки можно задавать свойства — предельную температуру нагрева и используемый источник питания. Перспектива применения такой ткани — легкая одежда, дающая тепло от батарейки; одежда-хамелеон и адаптивный камуфляж, которые за счет термокраски меняют цвет по желанию пользователя.

«В зарубежных аналогах используются технологии дополнения нитей токопроводящими элементами. Они имеют ряд недостатков: углеродные волокна хрупкие и легко деформируются, а вплетение металлизированных нитей утяжеляет конструкцию. Мы же изменили фундаментальный подход и создали ткань, которая сама по себе является электропроводящей», — объясняет Ольга Москалюк, доцент кафедры инженерного материаловедения и метрологии СПбГУПТД

Трансформация научной идеи в бизнес-проект стала возможной благодаря Северо-Западному наноцентру ФИОП группы РОСНАНО, который создал стартап по производству готовых изделий из греющих материалов «АрктикТекс». Сегодня продуктовые решения с электропроводящими тканями стартапа представлены в нескольких сегментах: одежда специального назначения и СИЗ, которые помогут отечественным исследователям в освоении Арктики и Крайнего Севера; туристическая и спортивная экипировка, созданная в коллаборации с российским производителем спортивной одежды «Спортэго»; дизайнерская одежда, изготовленная совместно с российским брендом FARRDI.

Одежда из греющей ткани работает от обычного пауербанка на 5 вольт для телефона и не требует подзарядки в течение нескольких часов.

«До комфортной температуры ткань прогревается за сорок секунд, заряда аккумулятора хватает на шесть часов непрерывной работы», — рассказал Андрей Михайлишин, член Федерации альпинизма России, тестировавший куртку из греющего текстиля «АрктикТекс» во время восхождения на Эльбрус.

https://vk.com/video_ext.php?oid=-210761233&id=456239022&hash=e0fc3433aad1b47b

Результатом успешной кооперации ученых СПбГУПТД и Северо-Западного наноцентра стал стратегический проект «Центр трансфера технологий FashionTech», который реализует университет в рамках программы «Приоритет 2030». Центр занимается поддержкой студенческих научных сатрапов в области «умной одежды» и «интеллектуального» текстиля. В стадии обсуждения находится еще один совместный проект университета и наноцентра — создание Дизайн Центра «SmarTex Prototyping Lab», который будет направлен на прототипирование и разработку продуктовых решений из «интеллектуальных» текстильных материалов.

Тем самым из производственного цикла может быть исключено около семи единиц крупногабаритного промышленного оборудования, упрощена структура производства, сэкономлено внушительное количество электроэнергии. Технология применима для получения покровного белого слоя картона, который называется тест-лайнер, — необходимого компонента при производстве упаковки. В качестве сырья ученые используют отходы бумажных производств, макулатуру.

«В Европе тест-лайнер производится из макулатуры, в России — из целлюлозы, и называется whitetopliner. Технология, которую мы предлагаем к внедрению, позволит импортозаместить зарубежный принцип изготовления картона с белым слоем из макулатуры. По сути, это наше предложение в рамках стратегии развития страны по утилизации и переработке отходов производства и ресурсосбережения. Мы решили заменить все этапы производства до стадии размола с мокрого способа на сухой. Наши расчеты после первой промышленной выработки показали, что при подготовке макулатуры мокрым способом на тонну волокна затрачивается 87 кВт•ч электроэнергии, а сухим — всего 9кВт•ч на тонну», — комментирует автор разработки профессор Высшей школы технологии и энергетики СПбГУПТД Николай Мидуков.

Сухая подготовка макулатуры — уже известный способ, однако он практически не используется из-за снижения качества картона. Однако по итогу промышленной выработки ученые доказали, что при замещении мокрого способа сухим на этапе подготовки сырья не только уменьшается количество потребляемой энергии, но и сохраняется высокое качество картона.

«При мокром методе на первых этапах подготовки макулатуры используется огромное количество воды: на 4 кг волокна — почти 100 л воды. Для организации этого процесса используется 5-10 насосов, которые перекачивают бумажную массу и гоняют воду между аппаратами и бассейнами. Для таких объемов воды требуются огромные массные бассейны. К тому же на обработку этой воды затрачивается внушительное количество электроэнергии. При внедрении нашей технологии этот дорогостоящий этап производственного цикла замещается на простой и дешевый способ. Для сухой подготовки из оборудования нужны шредер, который измельчает макулатуру, роторно-вихревая мельница для роспуска на волокна и трубопроводы (воздуховоды), которые гоняют сухое волокно вентиляторами», — добавил Николай Мидуков.

Разработка ученых входит в задачи СПбГУПТД по стратегическому проекту «Развитие производства биоразлагаемой упаковки на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности, переход от пластика до 2030 года» по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030».

Такие покрытия используются для изготовления футляров для ювелирных изделий и посуды, сидений для транспорта, интерьерных тканей. Решение ученых Университета промышленных технологий и дизайна позволит увеличить объемы выпускаемых изделий, улучшить качество и снизить себестоимость продукции. Внедрение технологии не требует от предприятия существенной модернизации оборудования.

Традиционная технология нанесение ворса осуществляется в электрическом поле, создаваемом верхним и нижним электродами. Ворс попадает в межэлектродное пространство, приобретает там заряд и, ориентируясь по силовым линиям электрического поля, движется к нижнему электроду, на котором располагается покрытый клеем флокируемый объект.

Ученые СПбГУПТД изготавливали образцы флокированного материала на лабораторных установках в различных условиях, меняя геометрические и электрофизические параметры исходного сырья, параметры технологического процесса, такие как межэлектродное расстояние, напряженность электрического поля и время нанесения ворса, а также используя дополнительный электрод. По итогу экспериментов они предложили два способа оптимизации технологии. Первый способ — это найти наилучшее соотношение технологических параметров. Второй способ — технически улучшить оборудование для флокирования, оснастив его дополнительным электродом, что обеспечит повышение эффективности нанесения ворса.

«По итогу экспериментов нами было предложено несколько моделей. Некоторые являются усовершенствованными версиями существующих — это модель ориентации ворса в электрическом поле и модель зарядки ворса, где учитывается большее количество параметров, влияющих на характеристики материала и производительность процесса. Однако предложены и принципиально новые модели: модель контактной зарядки, модель формирования ворсового покрытия на основе нового понимания процесса ориентации ворса в электрическом поле, модель расчета максимального заряда ворса. Использование этих моделей позволит оптимизировать процесс производства флокированного материала», — комментирует автор разработки, доцент кафедры технологии и проектирования текстильных изделий СПбГУПТД Татьяна Сергеева.

Для внедрения способов, предложенных учеными вуза, необходим лишь монтаж электрода и подключение его к имеющемуся источнику напряжения, что можно осуществить на большинстве установок для флокирования рулонных материалов. Дополнительный электрод представляет собой простую металлическую конструкцию полуцилиндрической формы, подключенную к источнику напряжения.

На основе новых моделей производители смогут подобрать технологические режимы для получения материала с необходимыми для них эксплуатационными характеристиками (поверхностной плотностью ворсового покрытия, стойкостью к истиранию) или достижения максимума производительности технологического процесса.