Създаден е първият температурно чувствителен текстил, който може да регулира топлообмена на тялото ни с околната среда.
Нашето тяло абсорбира или губи топлина под формата на инфрачервено лъчение. При стайна температура около 40 процента от сърдечния пренос се осъществява по този начин. Човешкото тяло е радиатор и ние използваме дрехи като средство за осъществяване на тази регулация, тъй като различните тъкани улавят инфрачервеното лъчение и ни поддържат топли или хладни чрез регулиране на температурата. Учените от много дълго време желаят да разработят тъкан, която би могла също да освобождава тази енергия, а не само да я улавя, за да поддържа тялото ни пасивно хладно. Текстилът обаче не реагира на промените, настъпващи във външната среда , и затова не притежава способността да регулира както охлаждането, така и отоплението. Единственият начин ние, хората, да се справим с промяната в температурата на околната среда е да изберем и носим подходящи дрехи.
Нов уникален текстил
Учени от Университета на Мериленд, САЩ, са създали иновативна материя, която може „автоматично“ да регулира количеството топлина, преминаващо през тялото на човек, в зависимост от външните метеорологични условия. Материята е изработена от специално разработена термочувствителна прежда (полимерно влакно), чиито нишки действат като „порта“ за предаване или блокиране на топлината (или инфрачервеното лъчение). Тази „порта“ работи доста интелигентно по много уникален начин. Когато външното време е горещо и влажно, нишките на влакното се компресират и влакното се свива, което позволява отваряне на тъканта на тъканта. След като се „отвори“, тъканта активира охлаждането, като позволява на топлината, излъчвана от тялото ни, да излезе. Това ни кара да се чувстваме по-хладни, тъй като тъканта отразява и слънчевата светлина. За разлика от това, когато външното време е доста сухо и студено, влакното се разширява и затваря или намалява пролуките, за да предотврати излизането на топлина, карайки човек да се чувства топъл. Така тъканта динамично блокира инфрачервеното лъчение в реално време въз основа на външните условия на околната среда.
Технология зад него
Новостта на тъканта се дължи на основната ѝ прежда, която е съставена от два противоположни вида търговски достъпни синтетични материали - хидрофилна целулоза и хидрофобни триацетатни влакна, които или абсорбират, или отблъскват водата. Нишките на влакното са покрити с проводим метал - леки въглеродни нанотръби на въглеродна основа - чрез процес, подобен на боядисването в разтвор, често използвано за промишлено боядисване на синтетични влакна. Поради двойните свойства влакното се изкривява, когато е изложено на влажни условия. Електромагнитната връзка между въглеродните нанотръби вътре в покритието се модифицира, което действа като „регулиращ превключвател“. Въз основа на тази промяна в електромагнитната връзка всеки път, тъканта или блокира топлината, или ѝ позволява да преминава. Човекът, носещ тъканта, не осъзнава тази основна дейност, тъй като тъканта прави това много мигновено - за по-малко от минута. Тя усеща нивата на топлинен дискомфорт на човек сама и може да променя количеството излъчвана топлина с 35 процента, когато се промени нивото на влажност под кожата.
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 новаторска материя, която помага на човек да се чувства топъл, когато времето навън е хладно и сухо, и хладен, когато времето е горещо и влажно. Това е наистина очарователно! Материята може да се плете или боядисва, а също така да се пере по начин, подобен на други спортни облекла. Вероятно са необходими още изследвания, за да се направи тази материя по-практична и полезна за ежедневна употреба. Изследователите се надяват в близко бъдеще да си сътрудничат с производствена единица, за да произвеждат дрехи, изработени от тази нова материя. Това откритие, публикувано в Science, е иновативно и обещаващо, тъй като такава материя би могла да бъде полезна за спортисти, атлети, бебета и възрастни хора, като им осигурява 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
***
