finish 15 % af de 92 millioner tons tøj og andre tekstiler, der kasseres årligt, genanvendes – til dels fordi de er så svære at sortere.
Indvævede etiketter lavet med billige fotoniske fibre, udviklet af et workforce ledet af College of Michigan, kunne ændre det.
“Det er som en stregkode, der er vævet direkte ind i stoffet i en beklædningsgenstand,” sagde Max Shtein, professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab ved Faculty of Engineering og tilsvarende forfatter til undersøgelsen i Superior Supplies Applied sciences.
“Vi kan tilpasse de fotoniske egenskaber af fibrene for at gøre dem synlige for det blotte øje, kun læselige beneath nær-infrarødt lys eller en hvilken som helst kombination.”
Brian Iezzi, en postdoc-forsker, scanner og måler de fotoniske fibre i det stof, han udviklede på North Campus Analysis Middle. (Foto af Marcin Szczepanski, Faculty of Engineering)
Almindelige mærker når ofte ikke slutningen af en beklædningsgenstands levetid – de kan skæres væk eller vaskes, indtil de er ulæselige, og info uden mærker kan forsvinde. Genbrug kunne være mere effektivt, hvis et mærke var vævet ind i stoffet, usynligt, indtil det skal læses. Dette er, hvad den nye fiber kunne gøre.
Genbrugere bruger allerede nær-infrarøde sorteringssystemer, der identificerer forskellige materialer i henhold til deres naturligt forekommende optiske signaturer – PET-plastikken i en vandflaske, for eksempel, ser anderledes ud beneath nær-infrarødt lys finish HDPE-plastikken i en mælkekande.
LÆS STUDIEET Avancerede materialeteknologier
Forskellige stoffer har også forskellige optiske signaturer, males Brian Iezzi, en postdoktor i Shteins laboratorium og hovedforfatter af undersøgelsen, forklarer, at disse signaturer er til begrænset brug for genbrugere på grund af udbredelsen af blandede stoffer.
“For at et virkelig cirkulært genbrugssystem skal fungere, er det vigtigt at kende den præcise sammensætning af et stof – en bomuldsgenbruger ønsker ikke at betale for et tøj, der er lavet af 70 % polyester,” sagde Iezzi. “Naturlige optiske signaturer kan ikke give det niveau af præcision, males det kan vores fotoniske fibre.”
Holdet udviklede teknologien ved at kombinere Iezzi og Shteins fotoniske ekspertise – normalt anvendt på produkter som shows, solceller og optiske filtre – med de avancerede tekstilfunktioner på MITs Lincoln Lab. Laboratoriet arbejdede på at inkorporere de fotoniske egenskaber i en proces, der ville være kompatibel med produktion i stor skala.
De udførte opgaven ved at starte med en præform – et plastmateriale, der inkluderer snesevis af skiftende lag. I dette tilfælde brugte de akryl og polycarbonat. Mens hvert enkelt lag er klart, bøjer og bryder kombinationen af to materialer lyset for at skabe optiske effekter, der kan ligne farve. Det er det samme grundlæggende fænomen, der giver sommerfuglevinger deres glimmer.
Brian Iezzi scanner og måler de fotoniske fibre i stoffet. (Foto af Marcin Szczepanski, Faculty of Engineering)
Præformen opvarmes og trækkes derefter mekanisk – lidt ligesom taffy – ind i en hårtynd fiberstreng. Mens fremstillingsprocessens metode adskiller sig fra ekstruderingsteknikken, der bruges til at fremstille konventionelle syntetiske fibre som polyester, kan den producere de samme kilometerlange fiberstrenge. Disse tråde kan derefter behandles med det samme udstyr, som allerede bruges af tekstilproducenter.
Ved at justere blandingen af materialer og hastigheden, hvormed præformen trækkes, tunede forskerne fiberen for at skabe de ønskede optiske egenskaber og sikre genanvendelighed. Mens den fotoniske fiber er dyrere finish traditionelle tekstiler, vurderer forskerne, at det kun vil resultere i en lille stigning i prisen på færdigvarer.
“De fotoniske fibre behøver kun at udgøre en lille procentdel – så lidt som 1% af en færdig beklædningsgenstand,” sagde Iezzi. “Det kan øge prisen på det færdige produkt med omkring 25 cent – svarende til prisen på de brug-og-pleje-mærker, vi alle kender.”
Shtein sagde, at ud over at gøre genbrug lettere, kunne den fotoniske mærkning bruges til at fortælle forbrugerne, hvor og hvordan varer fremstilles, og endda til at verificere ægtheden af mærkevareprodukter. Det kunne være en måde at tilføje vigtig værdi for kunderne.
“Efterhånden som elektroniske enheder som mobiltelefoner bliver mere sofistikerede, kunne de potentielt have evnen til at læse denne kind for fotonisk mærkning,” sagde Shtein. “Så jeg kunne forestille mig en fremtid, hvor indvævede etiketter er en nyttig funktion for forbrugere såvel som genbrugere.”
Holdet har ansøgt om patentbeskyttelse og vurderer måder at komme videre med kommercialiseringen af teknologien. Forskningen blev støttet af Nationwide Science Basis og underforsvarsministeren for forskning og teknik.