Створено перший термочутливий текстиль, який може регулювати наше тіло тепло обмінюватися з навколишнє середовище
Наше тіло поглинає або втрачає тепло у вигляді інфрачервоного випромінювання. При кімнатній температурі приблизно 40 відсотків передачі серця відбувається таким чином. Людина Тіло є радіатором, і ми використовуємо одяг як засіб регулювання, оскільки різні тканини вловлюють інфрачервоне випромінювання та зберігають нас у теплі чи прохолоді, регулюючи температуру. Вчені дуже давно прагнули розробити тканину, яка могла б також вивільняти цю енергію, а не лише утримувати її, щоб підтримувати наше тіло пасивно охолодженим. Однак текстиль не реагує на зміни, що відбуваються зовні навколишнє середовище тому вони не мають здатності регулювати як охолодження, так і нагрівання. Єдиний спосіб для нас, людей, впоратися зі зміною температури навколишнього середовища — вибрати та носити відповідний одяг.
Новий унікальний текстиль
Вчені з Університету Меріленда, США, створили інноваційну тканину, яка може «автоматично» регулювати кількість тепла, що проходить через тіло людини, відповідно до зовнішніх погодних умов. Тканина виготовлена зі спеціально розробленої термочутливої пряжі (полімерного волокна), нитки якої діють як «ворота» для передачі або блокування тепла (або інфрачервоного випромінювання). Ці «ворота» працюють досить розумно і дуже унікальним способом. Коли поза погода гаряче та вологе, нитки волокна стискаються, і волокно згортається, що дозволяє розкрити переплетення тканини. Після того, як «відкрита», тканина активує охолодження, дозволяючи теплу, що випромінюється від нашого тіла, виходити. Це змушує нас відчувати себе прохолодніше, оскільки тканина також відбиває сонячне світло. Навпаки, коли на вулиці досить суха та холодна погода, волокно розширюється та закриває або зменшує щілини, щоб запобігти виходу тепла, щоб людині було тепло. Отже, тканина динамічно пропускає інфрачервоне випромінювання в режимі реального часу залежно від зовнішніх умов навколишнього середовища.
Технологія за цим
Новизна тканини пояснюється її базовою пряжею, яка складається з двох протилежних видів комерційно доступних синтетичних. Матеріали, гідрофільна целюлоза та гідрофобні триацетатні волокна, які або поглинають, або відштовхують воду. Нитки волокна покриваються електропровідним металом – легкими вуглецевими нанотрубками на основі вуглецю – за процесом, подібним до фарбування в розчині, яке зазвичай використовується для промислового фарбування синтетичних волокон. Через подвійні властивості волокно деформується, коли воно піддається впливу вологих умов, таких як вологість. Електромагнітне сполучення між вуглецевими нанотрубками всередині покриття модифікується, що діє як «регулюючий перемикач». На основі цієї зміни електромагнітного зв’язку щоразу тканина або блокує тепло, або дозволяє йому проходити. Людина, яка носить тканину, не усвідомлює цієї основної діяльності, оскільки тканина робить це дуже миттєво менш ніж за хвилину. Він самостійно відчуває рівень теплового дискомфорту людини і може змінювати кількість тепла, що випромінюється на 35 відсотків, коли змінюється рівень вологості під шкірою.
Під час практичного експерименту команда в’язала зразок площею 0.5 м2, щоб показати масштабованість для майбутнього виробництва. Зміщення відстані між волокнами у вологих і сухих умовах фіксувалося в режимі реального часу за допомогою конфокальної флуоресцентної мікроскопії та флуоресцентно забарвленого зразка тканини. Для кількісної оцінки характеристик волокна вони використовували ІЧ-спектрометр із перетворенням Фур’є, приєднаний до камери навколишнього середовища з зміною вологості, що містить невеликий зразок тканини. Вони помітили, що тканина може досягти 35-відсоткової відносної зміни інфрачервоного пропускання. У всіх експериментах тканина могла ефективно перемикатися з режиму охолодження на нагрівання менш ніж за хвилину.
Чи це практично, як справжній одяг?
Вперше створена нова тканина, яка допомагає людині зігрітися, коли надворі прохолодна і суха погода, і прохолодно, коли погода спекотна і волога. Це справді захоплююче! Тканина можна в’язати або фарбувати, а також прати подібно до іншого спортивного одягу. Імовірно, потрібні додаткові дослідження, щоб зробити цю тканину більш практичною та корисною для повсякденного використання. Дослідники сподіваються найближчим часом співпрацювати з виробничим підрозділом для виробництва одягу з цієї нової тканини. Це відкриття опубліковано в наука є інноваційною та перспективною, оскільки така тканина може бути корисною для спортсменів, спортсменів, немовлят та людей похилого віку, забезпечуючи їм комфорт і відчуття звичайного одягу.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
Zhang XA et al 2019. Динамічний строб інфрачервоного випромінювання в текстилі. наука. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
