Mit Diamanten beschichtete Textilien klingen in erster Linie teuer. Australische Forscher sehen in Nanodiamanten allerdings eine smarte und bezahlbare Lösung für Sport- und persönliche Schutzbekleidung, die dem Träger ein angenehmes Gefühl gibt und gleichzeitig Energie spart. Wie smart Textiles aus Nanodiamanten funktionieren.
Mit Nanodiamanten beschichtete Baumwollstoffe kühlen im Vergleich zu unbehandelter Baumwolle um 2 bis 3 °C mehr. Das ergab eine Studie von Wissenschaftlern der RMIT-Universität in Melbourne, Australien. Die Nanodiamanten entziehen dem Körper Wärme und geben diese an den Stoff ab. Möglich macht das dessen gute Wärmeleitfähigkeit.
"Zwei oder drei Grad scheinen vielleicht nicht viel", sagt Projektleiterin Dr. Shadi Houshyar. "Sie machen jedoch einen großen Unterschied auf das Wohlbefinden und die Gesundheit." Die Dozentin, der die Studie in der Fachzeitschrift "Polymers for Advances Technologies" veröffentlicht, sieht diese Erkenntnisse als Chance, neuartige Textilien zu entwickeln – so zum Beispiel Unterwäsche, die Feuerwehreinsatzkräfte kühl hält.
Smart Textiles aus Nanodiamanten sparen Energie
Bekleidung aus dem neuartigen Stoff könnten in der Praxis sogar bis zu 20 bis 30 Prozent Energie sparen. Nämlich dann, wenn Klimaanlagen dank der kühlenden Wirkung nicht oder nur sporadisch genutzt werden.
Neben dem kühlenden Effekt zeigte die Studie, dass Nanodiamanten den UV-Schutz von Baumwolle erhöhen. Somit eigne sich der Stoff für Outdoor-Sommerbekleidung. Der neuartige Stoff wirkt vielversprechend.
Bezahlbar oder utopisch? Diamanten für Smart Textiles
Aber lässt sich das smarte Material überhaupt kostendeckend produzieren? "Entgegen der landläufigen Meinung sind Nanodiamanten nicht dasselbe wie die Diamanten, die Schmuck schmücken", entgegnet Dr. Houshyar.
"Sie sind tatsächlich billig in der Herstellung – billiger als Graphenoxid und andere Arten von Kohlenstoffmaterialien."
Nanodiamanten haben zwar eine Kohlenstoff-Gitterstruktur, sind aber viel kleiner, erklärt Dr. Houshyar. "Sie lassen sich leicht durch Methoden wie Detonation oder aus Abfallmaterialien herstellen."
Wie entstehen Textilien mit Nanodiamanten?
Im ersten Schritt beschichten die Forscher das Baumwollmaterial mit einem Klebstoff. Dann wird das Material mit einer Polymerlösung aus Nanodiamanten, Polyurethan und Lösungsmittel elektrogesponnen. Durch dieses Verfahren bildet sich ein Netz aus Nanofasern auf den Baumwollfasern. Beim Aushärten verbinden sich die Fasern miteinander.
Bei der Herstellung beschichten die Forscher nur eine Seite des Gewebes mit Nanodiamanten. "Bewusst", fügt die leitende Forscherin und Forschungsassistentin Dr. Aisha Rehman an, sonst würde die Umgebungswärme auf den Körper übertragen. "Die Seite des Stoffes mit der Nanodiamantenbeschichtung berührt die Haut", erklärt Dr. Rehman: "Die Nanodiamanten leiten dann die Wärme vom Körper an die Luft weiter."
Das Team, das im Centre for Materials Innovation and Future Fashion (CMIFF) angesiedelt ist, aus Ingenieuren und Textilforschern besteht, die gemeinsam mit der Industrie umsetzbare, smarte Textillösungen entwickeln, nutzte mit den Nanodiamanten ein Material, das die IT-Branche häufig nutzt. Es erhöht die Korrosionsbeständigkeit von Metallen, verbessert die thermischen Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gelen – und gilt als guter Wärmeleiter.
"Nanodiamanten sind zudem biokompatibel, das heißt sie sind für den menschlichen Körper sicher", sagt Dr. Rehman. "Daher haben sie ein großes Potenzial nicht nur für Textilien, sondern auch für den biomedizinischen Bereich."
Das müssen die Forscher noch testen
Obwohl die Forschung noch am Anfang steht, glauben die Entwickler an das kommerzielle Potenzial dieser Beschichtung. "Das Verfahren des Elektrospinnens ist einfach", sagt Dr. Houshyar und bezieht sich dabei auf früher getestete Methoden. Sie dauerten lange und verschwendeten ihren Worten nach Nanodiamanten.
Im nächsten Schritt widmet sich das Team der Haltbarkeit der Nanodiamantenfasern – insbesondere während des Waschvorgangs.