Почему углеродное волокно еще не стало вашей следующей одеждой?

Представьте, что вы носите одежду, прочную, как броня Железного человека, способную проводить электричество и вырабатывать тепло — звучит довольно круто, правда? Пока вы не попробуете наклониться, чтобы завязать шнурки, и не поймёте, что стали неповоротливым, как робот — именно в этом заключается реальная проблема традиционного углеродного волокна при попытке превратить его в одежду.

Почему традиционное углеродное волокно нельзя напрямую использовать для изготовления одежды?
Твёрдость и мягкость:

Т традиционные композиты из углеродного волокна известны своей исключительной жесткостью и прочностью, напоминая тонкие листы металла или твердого пластика, а не ткань. Их невозможно согнуть или сложить в той степени, которая требуется для повседневной одежды, и носить их — всё равно что носить доспехи — крайне некомфортно.

Комфорт:
Ткань из углеродного волокна состоит из тысяч чрезвычайно тонких нитей. Если эти нити ломаются, они образуют крошечные заусенцы, которые могут раздражать кожу или даже вызывать травмы. Она не впитывает влагу и не пропускает воздух, что при носке на теле создаёт крайне неприятные ощущения.

Стоимость и обработка:
Производство традиционной одежды из углеродного волокна требует сложных форм и процессов отверждения, что делает его чрезвычайно дорогим и принципиально неспособным достичь масштабов массового производства, возможных при раскрое ткани.

Как применяется углеродное волокно в индустрии одежды?

Хотя углеродное волокно и не подходит в качестве основной ткани, оно нашло применение в высококачественной и функциональной одежде благодаря своим уникальным свойствам проводимости, легкости и высокой прочности.

Умная обогреваемая одежда

Это в настоящее время наиболее распространенный вариант применение . Сверхтонкие гибкие нити из углеродного волокна (или волокна из углеродных нанотрубок) вплетаются в проводящие ткани, либо углеродные волокна формируются в гибкие нагревательные пленки и встраиваются внутрь слоев одежды.

Принцип работы: при подаче электричества углеродные волокна выделяют тепло, как электронагревательные провода, обеспечивая активное тепло. По сравнению с традиционными металлическими нагревательными проводами, обогрев с помощью углеродного волокна обеспечивает более равномерное распределение тепла, меньший вес, большую гибкость и устойчивость к коррозии.

Применение: куртки для катания на лыжах премиум-класса, мотоциклетные костюмы, одежда для экспедиций на открытом воздухе, умные жилеты и т.д.

Одежда с экранированием электромагнитного излучения

Углеродное волокно обладает отличной электропроводностью и может экранировать электромагнитные волны. При прядении в нити и смешивании с тканями его можно использовать для создания специальной защитной одежды, предназначенной для защиты работников в определённых отраслях от воздействия электромагнитного излучения.
Компоненты для структурного усиления
В отдельных областях, где требуются высокая прочность и жёсткость, применяются небольшие кусочки углеродного волокна. Например, в защитном снаряжении для экстремальных видов спорта (таких как коленные наколенники и спинные протекторы для мотоциклов) или в качестве конструктивной поддержки в области плеч и пояса в дорогой авторской одежде — хотя данная функция больше напоминает «вставку», чем саму ткань.

Модный и концептуальный дизайн

Некоторые авангардные дизайнеры используют ткань из углеродного волокна — относительно мягкую ткань из углеволокна, которая еще не была отверждена смолой — в качестве декоративных элементов на показах высокой моды, создавая уникальные визуальные эффекты и футуристический эстетический образ. Однако такой подход обычно ограничивается демонстрацией на подиуме и не обладает практичностью для повседневной носки.

Перспективы развития: более совершенные углеродные материалы

Учёные исследуют более передовые углеродные материалы в надежде по-настоящему реализовать мечту о «одежде из углеродного волокна».

Волокна из углеродных нанотрубок:

Эти макроскопические волокна, изготовленные из углеродных нанотрубок, тоньше и прочнее, чем углеродное волокно, и при этом обещают превосходную гибкость и текстильные свойства. В будущем их, возможно, удастся сплетать непосредственно в одежду, которая будет одновременно сверхпрочной и удобной.

Ткань из графена:

Добавление графена в волокна позволяет создавать умные ткани, которые обладают электропроводностью, теплопроводностью, антибактериальными свойствами, устойчивостью к УФ-излучению и исключительной прочностью.
Возможно, в недалёком будущем мы действительно сможем носить куртки из углеродных нанотрубок, которые будут такими же мягкими, как хлопок, и такими же прочными, как броня. К тому времени современные бронекостюмы из углеродного волокна могут восприниматься как интересная первая попытка на этом эволюционном пути.