Създаден е първият чувствителен на температура текстил, който може да регулира тялото ни топлина обмен с заобикаляща среда
Тялото ни поглъща или губи топлина под формата на инфрачервено лъчение. При стайна температура около 40 процента от прехвърлянето на сърцето става по този начин. Човешки тялото е радиатор и ние използваме дрехите като средство, за да позволим това регулиране, тъй като различните тъкани улавят инфрачервеното лъчение и ни поддържат топло или прохладно чрез регулиране на температурата. Учените са искали от много дълго време да разработят тъкан, която също така да освобождава тази енергия, а не само да я улавя, така че да поддържа тялото ни пасивно охладено. Въпреки това, текстилът не реагира на промените, настъпващи във външния вид заобикаляща среда и така те не притежават способността да регулират както охлаждането, така и отоплението. Единственият начин ние, хората, да се справим с промените в температурата на околната среда е да изберем и носим подходящо облекло.
Нов уникален текстил
Учени от университета в Мериленд, САЩ, създадоха иновативна тъкан, която може "автоматично" да регулира количеството топлина, преминаваща през тялото на човек, според външните метеорологични условия. Тъканта е изработена от специално разработена топлочувствителна прежда (полимерно влакно), чиито нишки действат като „врата“ за предаване или блокиране на топлината (или инфрачервеното лъчение). Тази „порта“ работи доста интелигентно по много уникален начин. Когато навън време е горещ и влажен, нишките на фиброкомпакта и влакното се свиват, което позволява отваряне на тъканта. Веднъж „отворена“, тъканта активира охлаждането, като позволява на топлината, излъчвана от тялото ни, да излезе. Това ни кара да се чувстваме по-хладни, тъй като тъканта също така отразява слънчевата светлина. За разлика от това, когато времето навън е доста сухо и студено, влакното се разширява и затваря или намалява празнините, за да предотврати излизането на топлина, карайки човека да се чувства топло. Така тъканта динамично пропуска инфрачервеното лъчение в реално време въз основа на външните условия на околната среда.
Технология зад него
Новостта на тъканта се дължи на нейната основна прежда, която е съставена от два противоположни вида синтетични материали, налични в търговската мрежа материали, хидрофилна целулоза и хидрофобни триацетатни влакна, които абсорбират или отблъскват водата. Нишките на влакното са покрити с проводим метал - леки въглеродни нанотръби на основата на въглерод - чрез процес, подобен на боядисването в разтвор, обикновено използвано за промишлено боядисване на синтетични влакна. Поради двойните свойства влакното се изкривява, когато е изложено на влажни условия като влажност. Електромагнитното свързване между въглеродните нанотръби вътре в покритието се модифицира, което действа като „регулиращ превключвател“. Въз основа на тази промяна в електромагнитното свързване всеки път, тъканта или блокира топлината, или й позволява да премине. Човекът, който носи тъканта, не осъзнава тази основна дейност, тъй като тъканта прави това много мигновено за по-малко от минута. Той сам усеща нивата на топлинен дискомфорт на човек и може да варира количеството топлинно излъчване с 35 процента, тъй като нивото на влажност под кожата се променя.
В практически експеримент екипът изплита мостра от 0.5 m2, за да покаже мащабируемост за бъдещо производство. Изместването на разстоянието между влакната при влажни и сухи условия беше уловено в реално време с помощта на конфокална флуоресцентна микроскопия и флуоресцентно боядисана проба на тъканта. За количествено определяне на производителността на влакната, те използваха IR спектрометър с преобразуване на Фурие, прикрепен към променяща се влажност камера на околната среда, съдържаща малка мостра от тъканта. Те забелязаха, че тъканта може да постигне 35-процентова относителна промяна в инфрачервената пропускливост. Тъканта може ефективно да превключи от режим на охлаждане към режим на отопление за по-малко от минута при всички експерименти.
Практичен ли е като истинско облекло?
За първи път е създадена нова материя, която помага на човек да остане топъл, когато външното време е хладно и сухо и хладно, когато времето е горещо и влажно. Това наистина е очарователно! Материята може да бъде плетена или боядисана и също така да се пере по начин, подобен на други спортни облекла. Вероятно са необходими повече изследвания, за да направи тази тъкан по-практична и полезна за ежедневна употреба. Изследователите се надяват да си сътрудничат с производствена единица в близко бъдеще, за да произвеждат дрехи, изработени от тази нова материя. Това откритие е публикувано в Наука е иновативен и обещаващ, тъй като такъв плат може да бъде полезен за атлети, спортисти, бебета и възрастни хора, като им осигури комфорт и усещане за нормално облекло.
***
Източник (и)
Zhang XA et al 2019. Динамично стробиране на инфрачервеното лъчение в текстил. Наука. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
***
