Дослідники з Університету Джорджії розробили новий матеріал, властивості якого ідеально підходять для медичних виробів, таких як маски та пов'язки. Він також є більш екологічним, ніж матеріали, що використовуються зараз.
Використовуючи неткані матеріали (тканини, виготовлені шляхом з'єднання волокон без ткацтва чи в'язання), команда під керівництвом Гаджанана Бхата змогла створити гнучкі, повітропроникні та абсорбуючі композитні матеріали, які ідеально підходять для медичних пристроїв. Додавання бавовни також робить отриманий матеріал комфортним для шкіри (важливий фактор для медичних цілей) та легшим для компостування, що робить його більш екологічним, ніж аналогічні продукти, що зараз є на ринку.
У своїй лабораторії в дослідницькій лабораторії Північного Рівербенда професор Гаджанан Бхат демонструє, як еластичні неткані матеріали можна обгортати та використовувати як медичні пов'язки. (Фото Ендрю Девіса Такера/Університет Джорджії)
Завдяки фінансуванню від Міністерства сільського господарства США, дослідники протестували різні комбінації бавовни та нетканих матеріалів, а також оригінальні неткані матеріали на такі властивості, як повітропроникність, водопоглинання та розтяжність. Композитні тканини добре показали себе в тестах, забезпечуючи добру повітропроникність, краще водопоглинання та хороше відновлення при розтягуванні, що означає, що вони можуть витримувати багаторазове використання.
Попит на неткані матеріали зростає останніми роками, і, згідно зі звітом Acumen Research and Consulting, очікується, що ринкова вартість досягне 77 мільярдів доларів США у 2027 році. Неткані матеріали широко використовуються в побутових товарах, таких як підгузки, засоби жіночої гігієни, а також повітряні та водні фільтри. Вони водонепроникні, гнучкі, повітропроникні, а їхня здатність фільтрувати повітря робить їх ідеальними для медичного використання.
«Деякі з цих продуктів, що використовуються для біомедичних цілей, такі як пластирі та бинти, потребують певного розтягування та відновлення після розтягування. Але оскільки вони контактують з тілом, використання бавовни насправді може бути корисним, каже Коледж сімейних та споживчих послуг. Барт, завідувач кафедри текстилю, мерчандайзингу та дизайну інтер’єру, який є співавтором статті разом із нинішнім аспірантом. Студенти Д. Партха Сікдар (перший автор) та Шафікул Іслам».
Хоча бавовна не така еластична, як нетканий матеріал, вона краще поглинає вологу та є м’якшою, що робить її зручнішою для носіння. Бавовна також є основною культурою в Джорджії та важливою частиною економіки штату. Міністерство сільського господарства США завжди шукає нові способи використання бавовни, і Барт запропонував «поєднувати еластичні неткані матеріали з бавовною, щоб створити щось із високим вмістом бавовни та еластичне».
Професор Гаджанан Бхат тестує розтяжні неткані матеріали за допомогою тестера проникності у своїй лабораторії в дослідницьких лабораторіях Рівербенд Норт. (Фото Ендрю Девіса Такера/Університет Джорджії)
Барт, який спеціалізується на нетканих матеріалах, вважає, що отриманий матеріал може зберегти бажані властивості нетканих матеріалів, водночас будучи легшим в обробці та компостованим.
Щоб перевірити властивості композитів, Бхат, Сікдар та Іслам поєднали бавовну з двома типами нетканих матеріалів: спанбонд та мелтблаун. Неткані матеріали спанбонд містять грубіші волокна та, як правило, більш стійкі, тоді як неткані матеріали, отримані методом екструдування розплаву, містять тонші волокна та мають кращі фільтраційні властивості.
«Ідея полягала в тому, «Яка комбінація дасть нам хороші результати?» — сказав Батт. — «Потрібно, щоб матеріал мав певну здатність до розтягування, але також був повітропроникним і мав певну здатність відводити вологу».
Дослідницька група підготувала неткані матеріали різної товщини та поєднала їх з одним або двома аркушами бавовняної тканини, в результаті чого було отримано 13 різновидів для тестування.
Випробування показали, що композитний матеріал покращив водопоглинання порівняно з оригінальним нетканим матеріалом, зберігаючи при цьому добру повітропроникність. Композитні матеріали поглинають у 3-10 разів більше води, ніж небавовняні тканини. Композит також зберігає здатність нетканих матеріалів відновлюватися після розтягування, дозволяючи їм виконувати спонтанні рухи без деформації.
У процесі виготовлення композитних нетканих матеріалів може використовуватися бавовна нижчої якості, а іноді навіть відходи або перероблена бавовна, що утворюються під час виробництва таких виробів, як футболки та простирадла, каже Барт, професор волокон та текстилю в Атлетичній асоціації Джорджії. Таким чином, отриманий продукт є більш екологічним та дешевшим у виробництві.
Дослідження було опубліковано в журналі Industrial Textiles. Співавторами є Дуг Хінчліфф та Браян Кондон з Південного регіонального дослідницького центру Міністерства сільського господарства США.
Час публікації: 23 січня 2024 р.