Японские текстильные мембраны как элемент важнейших мировых архитектурных объектов

В часе езды от центра Шанхая на автомобиле расположена Международная спортивная трасса Шанхай, над которой парят массивные «лотосовые листья». Двадцать шесть таких эластичных мембранных структур укрывают 20 тыс. зрительских мест. Каждый из этих овальных «листьев» изготовлен из стекловолокон, покрытых флюоропластиком, и составляет 31,6 м в длину и 27,6 м в ширину. Крыша покоится на столбе со стальной рамой, ультрасовременные которого составляет 1 м. Эти ультра-современные крыши, вызывающие в памяти образ тихо плавающих на поверхности пруда листьев лотоса, созданы с использованием технологического опыта, накопленного японскими компаниями в процессе работы над разработкой высококлассной крыши-мембраны.

Крыши, сделанные в виде мембран, имеют малый вес и хорошо пропускают свет. Благодаря этим качествам, они находят широкое применение в строительстве спортивных объектов, возводимых без опорных столбов, а также крупных архитектурных объектов с современной новационной планировкой. Однако лишь небольшое число компаний может похвастать наличием опыта, необходимого для производства материала подобного типа. Создание сложных трехмерных эластичных мембранных структур требует самой передовой техники как в производстве ткани, так и в реализации нестандартного архитектурного замысла.

Футбольный стадион Арена Фонте Нова был открыт в апреле 2013 года в портовом городе Сальвадор, что расположен в северо-восточной части Бразилии, на атлантическом побережье. Он вмещает 56 500 зрителей и имеет эластичную мембранную структуру крыши, произведенную той же компанией, что создала «лотосовые листья» для спортивной трассы в Шанхае. Эта крыша укроет зрителей Арены Фонте Нова, когда в 2014 году здесь пройдет четвертьфинальный матч Чемпионата мира по футболу.

Компания “Тайё Когё” также произвела и установила крышевую конструкцию Арены Фонте Нова в Бразилии. (Фотографии предоставлены “Тайё Когё”.)

Завод по опреснению океанской воды в республике Тринидад и Тобаго использует обратноосмотические мембраны, произведеные компанией «Торэй». (Фотография предоставлена «Торэй Индастриз».)

Завод с жизненно важной задачей—превращать морскую воду в питьевую

Со всех сторон окруженные океаном, острова Карибского моря Тринидад и Тобаго на протяжении длительного времени боролись с постоянным недостатком питьевой воды. Сегодня поддерживающий нормальную жизнь людей завод перерабатывает соленую воду в питьевую, играя важную роль в жизни местного населения. В день завод способен переработать около 136 000 куб. м. воды—это один из крупнейших опресняющих заводов в мире.

В самом “сердце” завода располагается обратноосмотическая мембрана, произведенная одной из японских компаний. Благодаря применению макромолекулярных технологий и созданию микроотверстий диаметром всего в несколько нанометров, через мембрану могут проникнуть лишь молекулы воды, молекулы соли при этом остаются снаружи. Завод, оснащенный 20 тыс. обратноосмотических мембран, производимых в промышленных масштабах, опресняет океанскую воду, обеспечивая местных жителей питьевой водой.

Свежая, пригодная для питья пресная вода составляет лишь малую долю всех имеющихся на планете водных запасов, поэтому большая часть регионов постоянно сталкивается с проблемой нехватки воды. Строительство опресняющих заводов, способных переработать огромные объемы океанской воды в свежую питьевую, вносит весомый вклад в решение общемировой проблемы нехватки пресной воды.

Красочные нити «Кью-Монос» (QMONOS), созданные из белка по образцу шелка, выделяемого пауком; платье, созданое из ткани «Кью-Монос». (Фотография предоставлена компанией «Спайбер».)

Фантастические волокна изменяют мир

Город Цуруока в префектуре Ямагата—сельский район региона Тохоку и один из районов-лидеров по производству риса в Японии. Однако это еще и родина одного из самых передовых волокон в мире, созданных человеком. Производимый здесь “искусственный паучий шелк” прочнее стали, но эластичнее нейлона, и потому он способен удовлетворить потребностям целого ряда производств, нуждающихся в легких, но прочных волокнах. К ним относится производство материалов для автозапчастей, искусственных кровеносных сосудов, человеческих волос, а также одежды.

Несмотря на то, что очень многие ученые пытались создать подобную искусственную нить с особыми свойствами, никому из них не удалось успешно поставить производство такой нити на поток. Ситуация поменялась, когда за дело взялась фирма, вновь созданная группой молодых исследователей из университета Кэйо. Молодая компания использовала новейшие биотехнологии, чтобы обеспечить различным микроорганизмам условия для производства белка, напоминающего нить паутины. После этого ученые собрали белок и переработали его в волокно.

Экспериментальное предприятие по массовому производству такого влокна будет построено в декабре 2013 г. В то же время продолжаются исследования и разработки, стимулируемые ожиданием запуска полномасштабного массового производства чудо-волокна в ближайшие несколько лет.

Трубы-сеялки, разложенные на бесплодной земле в Южной Африке, изготовлены с использованием биологически разлагаемого волокна, разработанного компанией «Торэй», и техник производства трикотажа, разработанных компанией «Мицукава», преф. Фукуи. (Фотография предоставлена компанией «Торэй Индастриз».)

Текстиль возрождает к жизни пустующие земли

В пригородах южноафриканского города Йоханнесбург фермеры работают над мелиорацией земли, пришедшей в негодность после разработки здесь полезных ископаемых. Помощь в этой работе оказывают длинные матерчатые трубы, которые произведены особым способом, совместно разработанным японскими производителями трикотажа и волокон. Фермеры наполняют трубы почвой и удобрениями, укладывают их на землю длинными рядами, а между ними высеивают семена садоводческих культур. Вскоре кукуруза и другие растения прорастают внутри тканой трубы, и посевы постепенно разрастаются по обе стороны от них. Кроме этого, трубы защищают землю, не давая ветру ее разметать. Изготовленные из биологически разлагаемого полилактидного волокна, которое разлагается в почве, эти трубы производятся по методу маруами. Это техника создания кругловязаного трикотажа, разработанная японским производителем вязаных изделий для создания материала повышенной эластичности. Трубы легко размещать на земле, кроме того, они хорошо удерживают большой объем воды. Эта превосходная способность сохранять запасы воды позволяет фермерам выращивать урожай даже в условиях недостатка воды и удобрений. Благодаря этому способу земледелия люди　смогут выращивать сельскохозяйственные культуры в пустыне и даже на бетоне, поэтому сегодня данная технология привлекает к себе все больше внимания.

Парашут космического зонда «Кьюриосити» раскрывается во время эксперимента в аэродинамической трубе. Тросы, соединяющие зонд с парашютом, изготовлены из арамидного волокна, именуемого «Тэкнора». Это волокно было разработано компанией «Тэйдзин». (Фотография предоставлена «НАСА/Джэй-Пи-Эл-Калтэк».)

Прочные волокна проходят испытание на прочность в космическом пространстве

Сегодня высокотехнологичный текстиль вырывается за пределы Земли и выходит в космические сферы.

В августе 2012 г. американское космическое агентство НАСА успешно опустило на Марс беспилотный космический зонд “Кьюриоcити”. Как только зонд вошел в марсианскую атмосферу, раскрылся массивный парашют размером 15 м в диаметре, который снизил скорость зонда с 1450 км/ч до 290 км/ч. 80 тросов, соединяющих парашют с зондом, изготовлены из еще одного необычного по свойствам волокна, разработанного японской компанией.

Удельная прочность при растяжении этих специальных арамидных волокон в восемь раз превышает аналогичный показатель у стали. Такая прочность, в сочетании с термоустойчивостью, придает волокнам способность выдерживать температуру до 200°C в течение длительного времени. Эти уникальные характеристики арамидных волокон были по достоинству оценены представителями НАСА. По расчетам НАСА, парашут должен выдержать максимальную гравитацию, в девять раз превышающую гравитацию на Земле в момент приземления; поэтому для того, чтобы парашут выдержал нагрузку в 27 тонн, его необходимо оснастить 80 тросами.