Создан первый термочувствительный текстиль, который может регулировать теплообмен нашего тела с окружающей средой.
Наше тело поглощает или теряет тепло в виде инфракрасного излучения. При комнатной температуре таким образом происходит около 40 процентов переноса через сердце. Человеческое тело - это излучатель, и мы используем одежду как средство, позволяющее реализовать это регулирование, поскольку ткань задерживают инфракрасное излучение и сохраняют тепло или прохладу, регулируя температуру. Ученые очень долго желали разработать ткань, которая могла бы также высвобождать эту энергию, а не только удерживать ее, чтобы наше тело было пассивно прохладным. Тем не мение, текстиль не реагируют на изменения, происходящие во внешней среде, и поэтому не обладают способностью регулировать как охлаждение, так и обогрев. Для нас, людей, единственный способ справиться с изменением температуры окружающей среды - это выбрать и носить соответствующую одежду.
Новый уникальный текстиль
Ученые из Университета Мэриленда, США, создали инновационную ткань, которая может «автоматически» регулировать количество тепла, проходящего через тело человека, в зависимости от внешних погодных условий. Ткань изготовлена из специально разработанной термочувствительной пряжи (полимерного волокна), пряди которой действуют как «ворота» для тепла (или инфракрасного излучения), которые пропускают или блокируют. Эти «ворота» работают очень разумно и уникальным образом. Когда на улице жарко и влажно, пряди волокна уплотняются, и волокно разрушается, что позволяет разрыхлить ткань. После открытия ткань активирует охлаждение, позволяя теплу, исходящему от нашего тела, уйти. Это заставляет нас чувствовать себя прохладнее, поскольку ткань также отражает солнечный свет. Напротив, когда на улице довольно сухая и холодная погода, волокно расширяется и закрывает или сокращает промежутки, чтобы предотвратить утечку тепла, заставляя человека чувствовать себя теплым. Таким образом, ткань динамически блокирует инфракрасное излучение в реальном времени в зависимости от внешних условий окружающей среды.
Технологии, стоящие за этим
Новизна ткани заключается в том, что ее базовая пряжа состоит из двух противоположных видов имеющихся в продаже синтетических материалов. материалы, гидрофильная целлюлоза и гидрофобные триацетатные волокна, которые либо поглощают, либо отталкивают воду. Нити волокна покрыты проводящим металлом - легкими углеродными нанотрубками на основе углерода - с помощью процесса, аналогичного окрашиванию в растворе, обычно используемому для промышленного окрашивания синтетических волокон. Из-за двойных свойств волокно коробится при воздействии влажных условий, например, влажности. Электромагнитная связь между углеродными нанотрубками внутри покрытия модифицируется, что действует как «регулирующий переключатель». Основываясь на этом изменении электромагнитной связи каждый раз, ткань либо блокирует тепло, либо пропускает его. Человек, носящий ткань, не осознает эту основную деятельность, поскольку ткань делает это мгновенно, менее чем за минуту. Он самостоятельно определяет уровень теплового дискомфорта человека и может изменять количество излучаемого тепла на 35 процентов по мере изменения уровня влажности под кожей.
В ходе практического эксперимента команда связала образец площадью 0.5 м2, чтобы продемонстрировать масштабируемость для будущего производства. Изменение расстояния между волокнами во влажных и сухих условиях было зафиксировано в режиме реального времени с помощью конфокальной флуоресцентной микроскопии и флуоресцентно окрашенного образца ткани. небольшой образец ткани. Они заметили, что ткань может достигать 35-процентного относительного изменения пропускания инфракрасного излучения. Во всех экспериментах ткань могла эффективно переключаться из режима охлаждения в режим нагрева менее чем за минуту.
Это практично, как настоящая одежда?
Впервые была создана новая ткань, которая помогает сохранять тепло в прохладную и сухую погоду и прохладу в жаркую и влажную погоду. Это действительно увлекательно! Ткань можно было вязать или красить, а также стирать так же, как и другую спортивную одежду. Вероятно, необходимы дополнительные исследования, чтобы сделать эту ткань более практичной и полезной для повседневного использования. Исследователи надеются в ближайшем будущем сотрудничать с производственным подразделением для производства одежды из этой новой ткани. Это открытие опубликовано в Наука является инновационным и многообещающим, поскольку такая ткань может быть полезна спортсменам, спортсменам, младенцам и пожилым людям, обеспечивая им комфорт и ощущение нормальной одежды.
{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}
Источник (ы)
Чжан XA и др., 2019. Динамическое стробирование инфракрасного излучения в текстиле. Наука. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
