V tomto blogovom príspevku skúmame možnosti, ako inteligentná textilná technológia spôsobuje revolúciu vo farbách v móde a iných odvetviach.
Akú farbu oblečenia si kupujete? Túto otázku sme si už všetci položili, keď sme stáli pred vešiakom s oblečením. Aj keď sa to môže zdať ako jedna z menej dôležitých životných starostí, módny priemysel s touto otázkou zápasí už stáročia. V dnešnej pluralistickej spoločnosti, zakorenenej v „rešpektovaní vkusu“, je takmer nemožné vytvoriť produktovú radu, ktorá presne spĺňa potreby každého jednotlivca, takže otázka, kam minúť obmedzené zdroje, bola vždy hlavným problémom odevných spoločností.
Vzhľadom na povahu módneho priemyslu je farba viac než len estetický prvok; má spoločenské a kultúrne konotácie. Napríklad malé čierne šaty od Chanel na začiatku 20. storočia spôsobili rozruch, keď sa odpútali od strohého imidžu čiernej a predstavili nový obraz ženy. Týmto spôsobom určité farby predstavujú ducha konkrétnej éry. V modernom svete sú farby úzko späté aj so spotrebiteľskou psychológiou. Štúdie napríklad ukázali, že keď je ekonomika v recesii, spotrebitelia majú tendenciu uprednostňovať bezpečnejšie farby, ako sú napríklad neutrálne odtiene oblečenia. V tejto súvislosti je pre prežitie módnych značiek nevyhnutné sledovať farebné trendy a reagovať na ne.
Túto „módnu bitku“, ktorá sa zdala byť nekonečná, pokiaľ nejaká forma úniku žiarenia nespôsobila, že ľudia už nebudú schopní rozlišovať farby, však nečakane vyriešilo výskumné laboratórium v oblasti obrany.
V júni 2016, počas práce na štúdii Ministerstva obrany v rámci projektu Jacquard spoločnosti Google, výskumníci z Kalifornskej univerzity v Berkeley náhodou zistili, že bod tuhnutia vody sa dá výrazne zmeniť elektrickým prúdom. Uvedomili si, že prechodom určitých prúdov cez molekuly vody môžu ľubovoľným spôsobom zmeniť molekulárnu štruktúru vody, a tým zmeniť jej bod tuhnutia, čo je princíp, ktorý sa čoskoro uplatnil aj na vlákna. Po rokoch výskumu boli výskumníci schopní vlákna „polovodičovo“ spracovať, čo znamená ich „pretieniť“. Polovodičová a pretieračská metóda textílií je technológia, ktorá doslova využíva textílie ako polovodiče a obrazovky na uchovávanie určitého množstva informácií alebo zobrazovanie nejakej formy informácií na obrazovke, rovnako ako v smartfóne. Ako to často býva vo vede a technike, pôvodným cieľom výskumu bolo vyvinúť vojenské bojové oblečenie. Projektový tím s názvom Karma Chameleon bol vytvorený s cieľom vytvoriť bojový oblek, ktorý by mohol meniť farby ako chameleón v závislosti od okolia, a z popola tohto projektu sa technológia inteligentných tkanín dostala do módneho priemyslu a používa ju niekoľko značiek.
Pred vysvetlením princípu voľnej zmeny farby textílií je dôležité pochopiť, ako funguje vnímanie farieb: špecifické farby svetla majú špecifické vlnové dĺžky (červená má relatívne dlhú vlnovú dĺžku približne 700 nm, indigo má relatívne krátku vlnovú dĺžku približne 400 nm) a keď objekt odráža svetlo špecifickej vlnovej dĺžky, dopadá na sietnicu a my vnímame farbu objektu. Napríklad, ak sa jablko javí ako červené, je to preto, že povrch objektu odráža iba červené svetlo, a preto sa našim očiam javí ako červené, a ak je povrch jablka nejakým spôsobom upravený tak, aby odrážal iba zelené svetlo, vnímali by sme jablko ako zelené. Povrch objektu hrá dôležitú úlohu v jeho farbe a technológia na zmenu farby textílií je tiež založená na zmene molekulárnej štruktúry povrchu vlákna.
Molekulárne štruktúry zvyčajne menia tvar, keď sú vystavené správnemu množstvu energie. Pokroky v nanotechnológii umožnili výrobu vlákien do tenkých kremíkových vrstiev nazývaných doštičky, ktoré sa dajú použiť na zmenu molekulárnej štruktúry vlákien prechodom špecifického prúdu cez ne a výskumníci našli zdroj tohto prúdu v bežnom svetle a teple. Aby sme vysvetlili, ako možno svetlo použiť na riadenie prúdu, je dôležité pochopiť efekt prepínania. Keď je molekula vystavená špecifickej vlnovej dĺžke svetla (zvyčajne viditeľnému svetlu v rozsahu vlnových dĺžok 380 nm – 700 nm), určité časti molekuly sa odpoja a prúd prestane tiecť, podobne ako spínač v elektronickom obvode. Naopak, keď svetlo už nie je prijímané, oddelené časti sa rekombinujú a vodivosť molekuly sa opäť zvyšuje. Okrem vodivosti ovplyvňuje štruktúru molekuly aj jav prepínania prúdu: keď sa určité časti molekuly pripájajú a odpájajú, systém molekulárnych spojení sa deformuje a celková štruktúra molekuly sa zdeformuje pod určitým uhlom. Je to podobné princípu, že keď sa dlhý balón oblepí páskou a nafúkne, oblepená strana sa natiahne menej ako neoblepená strana a celkový balón sa ohne smerom k oblepenej strane. Princíp, že „inteligentné vlákna“ používajúce doštičky s vysokou indukčnosťou menia farbu, keď sú vystavené špecifickým vlnovým dĺžkam svetla, je tiež založený na efekte fotospínania, ktorý je podobný javu polarizácie v tom, že ľubovoľným nastavením uhla je možné vyžarovať iba určité svetlo. Teoreticky je možné viac-menej ľubovoľne meniť farbu vlákien nastavením vlnovej dĺžky svetla alebo nastavením rýchlosti indukcie doštičky, ale v každodennom živote je ťažké presne manipulovať so svetlom, takže sa v súčasnosti používa iba na zobrazovanie textu, ako je čas, správa atď., pod viditeľným svetlom umiestnením doštičiek s rôznou rýchlosťou indukcie do určitých častí.
Ďalšia technológia, ktorá využíva teplo, bola prvýkrát vyvinutá v laboratóriu EJTech v Budapešti. Výskumníci objavili termoelektrický jav, pri ktorom sa napätie generuje teplotným rozdielom medzi molekulami, a to prostredníctvom „chromosonickej“ technológie, ktorá premieňa zvukové vlny na teplo, a čoskoro objavili jav prepínania prúdu teplom. Na rozdiel od vyššie opísaného javu prepínania prúdu indukovaného svetlom, kde sa určité časti molekuly otvárajú a zatvárajú, čím sa mení molekulárna štruktúra, jav prepínania prúdu indukovaný teplom vytvára potenciálny rozdiel vo vodiči a tento potenciálny rozdiel mení štruktúru spojenia molekuly, čím sa mení molekulárna štruktúra. Vo všeobecnosti je pomer energie premenenej na prúd väčší v prípade tepelnej energie v porovnaní so svetelnou energiou, takže reakcia na zmenu farby je oveľa rýchlejšia ako pri svetle. Reakcia je taká okamžitá, že farba textílie sa mení len dotykom, vďaka čomu sú metódy založené na teple nevyhnutné na realizáciu takzvaného „chameleónskeho oblečenia“, ktoré mení farbu podľa prostredia z okamihu na okamih. Nevýhodou je, samozrejme, že sofistikovanosť zmeny farby je oveľa nižšia ako pri svetle.
Ako vidíte, technológia zmeny farby má nekonečné možnosti. Predovšetkým existuje veľa priestoru pre aplikácie mimo módneho priemyslu. Napríklad v oblasti medicíny by sa táto technológia mohla použiť na vývoj oblečenia, ktoré mení farbu v závislosti od stavu pacienta. Napríklad zdravotnícke oblečenie, ktoré mení farbu v reakcii na vitálne funkcie, ako je zmena telesnej teploty alebo zvýšenie krvného tlaku, by mohlo pomôcť zdravotníckemu personálu rýchlejšie a presnejšie identifikovať stav pacienta. V architektúre by sa inteligentné materiály, ktoré dokážu meniť farbu exteriéru budovy v závislosti od dennej doby alebo počasia, mohli použiť na vytvorenie rozmanitejšej a živšej mestskej krajiny. Tieto mnohostranné aplikácie ukazujú, že táto technológia má potenciál byť viac než len módnym doplnkom.
Inteligentné textílie prešli dlhú cestu od toho, aby boli spred 20 rokov len snom. Stále je však pred nami dlhá cesta, kým budeme môcť komercializovať oblečenie, ktoré dokáže ľubovoľne meniť farby. Rôzne výskumné ústavy navrhli vlastné riešenia, ale náklady a stabilita výroby vlákien z tenkých kremíkových platní, ako aj pohodlie, ako umožniť nositeľovi ľubovoľne meniť farby, sú stále problémy, ktoré je potrebné vyriešiť. Keď sa to vyrieši, budeme mať aspoň o jednu starosť menej: akú farbu si kúpiť.
