Skąd u Pani zainteresowanie tematem właściwości tkanin?
Fascynuje mnie, jak niewidoczne na pierwszy rzut oka procesy chemiczne mogą diametralnie zmienić funkcjonalność materiału. Podczas studiów inżynierskich kształciłam się w specjalności związanej z chemicznymi procesami we włókiennictwie, dzięki czemu zdobyłam rzetelną wiedzę na temat modyfikowania zarówno samych włókien, jak i gotowych wyrobów. W przyszłości chciałabym podjąć pracę badawczą powiązaną z moim kierunkiem, a udział w programie E2Top utwierdził mnie w przekonaniu, że to właśnie praca w laboratorium daje mi największą satysfakcję.
Od czego zależą właściwości hydrofobowe?
Właściwości hydrofobowe zależą przede wszystkim od energii powierzchniowej danego materiału, która przekłada się na zachowanie kropli płynu w kontakcie z podłożem. Kiedy energia powierzchniowa materiału jest niższa od energii wody, to cząsteczki cieczy przyciągają się nawzajem, przybierając kulisty kształt. Ważnym parametrem jest tutaj kąt zwilżania, czyli kąt styku kropli z podłożem. Wysoki kąt zwilżania świadczy o hydrofobowści.
Dodatkowo lepszą hydrofobowość osiągają materiały o chropowatej powierzchni wynikającej z obecności mikrowypustek. W naturze zjawisko to występuje na liściach lotosu, na których krople opierają się na wierzchołkach wypustek, a spadające na liść krople wody spływają, zbierając po drodze zanieczyszczenia. W hydrofobizacji tekstyliów dążymy do odwzorowania tego efektu.
W jakich dziedzinach przemysłu wyniki Pani badań mogą być wykorzystywane?
Oczywiście tam, gdzie występuje zapotrzebowanie na tekstylia hydrofobowe. W przemyśle meblarskim – w produkcji obić mebli takich jak krzesła i sofy, które są narażone na plamy z rozlanego przypadkiem soku czy wina. W przemyśle odzieżowym hydrofobizacji poddaje się odzież sportową, turystyczną, roboczą, a także mundury. Również we wspomnianych wcześniej tekstyliach medycznych, na które składają się podkłady i fartuchy chirurgiczne.
Czy każda tkanina może być poddana modyfikacjom?
Nie. Możliwość wykonania danej zmiany zależy głównie od składu surowcowego i struktury materiału, a także jego odporności na temperaturę i czynniki chemiczne. Podatne są szczególnie włókna celulozowe, np. bawełna i len, które mają dużo aktywnych grup hydroksylowych. Obecność aktywnych grup hydroksylowych na włóknie ułatwia reakcje chemiczne. Działanie to wykorzystywane jest w celu uzyskania m.in. trwałego barwienia czy nadania właściwości antybakteryjnych. Natomiast włókna syntetyczne wymagają bardziej zaawansowanych metod lub dodatkowych procesów, np. obróbki plazmowej.
Jak struktura wpływa na zastosowanie tkaniny?
Mamy 3 zasadnicze rodzaje materiałów: tkaniny, dzianiny i włókniny. Tkanina w odróżnieniu od dwóch pozostałych składa się z dwóch układów nitek – wątku i osnowy, które przecinają się pod kątem prostym i nadają jej stabilność.
Struktura tkaniny, czyli splot tkacki, określa dokładny sposób przeplatania się wątku i osnowy, co ma później przełożenie na właściwości tkaniny. Na przykład znany nam wszystkim jeans wykonany jest splotem skośnym, który nadaje mu charakterystyczne ukośne prążki oraz odporność na przetarcia. Zresztą jeansy pierwotnie były produkowane jako odzież robocza dla pracowników fabryk. Tkanina o splocie atłasowym będzie bardziej miękka i lejąca, ponieważ jej struktura jest mniej zwarta. Wykorzystywana jest m.in. w odzieży eleganckiej.
Czy wchłanialność wilgoci stanowi duże wyzwanie?
Problem nadmiernej wchłanialności płynów i wilgoci jest szczególnie dotkliwy w miejscach narażonych na bezpośredni kontakt z wodą oraz trudnych w osuszaniu. Tekstylia stosowane w sektorze medycznym mają kontakt z płynami ustrojowymi i są narażone na namnażanie drobnoustrojów, dlatego powinny one sprawnie odprowadzać wszelkie płyny. Podobnie z odzieżą sportową, której funkcją jest utrzymanie komfortu fizjologicznego przy zwiększonym poceniu się. Problem związany z wilgocią obejmuje również szeroką gamę tekstyliów technicznych, wykorzystywanych m.in. w budownictwie oraz branży tapicerskiej.
Który materiał jest najtrwalszy? Czy są jakieś do zadań specjalnych?
Na trwałość materiału składają się surowiec, struktura oraz to, czy zastosowano dodatkowe procesy chemiczne lub fizyczne. Jeśli chodzi o sam surowiec, to we włókiennictwie mamy kilka grup takich „super-materiałów”, są to między innymi, polietylen o wysokiej masie cząsteczkowej oraz włókna aramidowe. Aramidem jest na przykład Kevlar, który jest stosowany jako wkład do kamizelek kuloodpornych, czy Nomex, z którego produkuje się odzież ochronną dla strażaków. To, jaki materiał jest „najlepszy” zależy od tego, do czego ma być przeznaczony. Poza świetną wytrzymałością mechaniczną i termiczną, włókna te mają też swoje wady, typu niska odporność na promieniowanie UV, trudność w barwieniu i wykańczaniu.
Czym można pokryć tkaninę i jakie nowe właściwości to da?
Jest wiele sposobów na apreturowanie (element procesu wykończenia) i modyfikowanie tkanin. Metoda i efekt końcowy zależą od parametrów tkaniny, przede wszystkim od struktury i surowca, z jakiego jest wykonana. W celu uzyskania hydrofobowości na tkaninach bawełniano-poliestrowych, zastosowałam związki z grupy silanów, czyli zawierających krzem. Jest jednak wiele innych, użytecznych właściwości, które można uzyskać. Przytoczę jeszcze przykład modyfikacji z udziałem srebra, która zapewnia właściwości antybakteryjne, przez co tekstylia z ich zawartością są stosowane w medycynie, ale również w odzieży sportowej, aby zapobiegać powstawaniu nieprzyjemnych zapachów.
Z jakich form wsparcia w ramach E2Top Pani skorzystała?
Przez cały okres trwania otrzymywałam stypendium. Dodatkowo skorzystałam z dofinansowania do udziału w konferencjach. Obie konferencje były międzynarodowe, jedna z nich odbyła się w Niemczech, a druga w Łodzi. To pozwoliło mi poznać nowinki ze świata nauki oraz zdobyć nowe kontakty.
Jak wyglądała współpraca z mentorem?
Nasza współpraca od początku przebiegała bardzo dobrze. Pan Profesor Marcin Barburski był pozytywnie nastawiony do przedstawionego pomysłu na projekt. Najpierw musieliśmy oczywiście opracować plan badań i przedstawić go komisji rekrutacyjnej. Mój mentor od początku zaznaczał, że jesteśmy zespołem i zawsze mogłam liczyć na merytoryczne wsparcie oraz cenne wskazówki. Zachęcał mnie również do dalszego rozwoju i prezentowania swoich wyników na konferencjach.
Rozmawiała Agnieszka Garcarek-Sikorska