Loodud on esimene temperatuuritundlik tekstiil, mis suudab meie keha reguleerida soojus vahetada keskkond
Meie keha neelab või kaotab soojus infrapunakiirguse kujul. Toatemperatuuril toimub sel viisil umbes 40 protsenti südameülekandest. Inimene body on radiaator ja me kasutame selle reguleerimise võimaldamiseks rõivaid, kuna erinevad kangad püüavad kinni infrapunakiirguse ja hoiavad meid temperatuuri reguleerides soojas või jahedas. Teadlased on juba pikka aega soovinud välja töötada kangast, mis võiks selle energia ka vabastada, mitte ainult seda kinni püüda, et hoida meie keha passiivselt jahedana. Kuid tekstiil ei reageeri välistingimustes toimuvatele muutustele keskkond ja seetõttu ei ole neil võimalik reguleerida nii jahutust kui ka kütmist. Ainus viis, kuidas meie, inimesed, keskkonna temperatuurimuutustega toime tulemiseks on olnud sobiva riietuse valimine ja kandmine.
Uus unikaalne tekstiil
USA Marylandi ülikooli teadlased on loonud uuendusliku kanga, mis suudab "automaatselt" reguleerida inimese keha läbivat soojushulka vastavalt välistele ilmastikutingimustele. Kangas on valmistatud spetsiaalselt valmistatud kuumustundlikust lõngast (polümeerkiud), mille kiud toimivad "väravana" soojuse (või infrapunakiirguse) edastamiseks või blokeerimiseks. See "värav" töötab üsna nutikalt väga ainulaadsel viisil. Kui väljast ilm on kuum ja niiske, kiu kiud tihenevad ja kiud vajuvad kokku, mis võimaldab kangast avada. Kui kangas on "avatud", aktiveerib see jahutuse, lastes meie kehast kiirguval soojusel välja pääseda. See muudab meid jahedamaks, kuna kangas peegeldab ka päikesevalgust. Seevastu kui välisilm on üsna kuiv ja külm, paisub kiud ja sulgeb või vähendab vahesid, et vältida soojuse väljapääsu, tekitades inimesel sooja tunde. Seega tõrjub kangas dünaamiliselt infrapunakiirgust reaalajas, lähtudes väliskeskkonna tingimustest.
Tehnoloogia selle taga
Kanga uudsus tuleneb selle põhilõngast, mis koosneb kahte erinevat tüüpi kaubanduslikult saadavast sünteetilisest materjalist. materjalid, hüdrofiilne tselluloos ja hüdrofoobsed triatsetaatkiud, mis imavad või tõrjuvad vett. Kiu kiud kaetakse juhtiva metalliga – süsinikupõhiste kergete süsiniknanotorudega – protsessiga, mis sarnaneb sünteetiliste kiudude tööstuslikuks värvimiseks tavaliselt kasutatavale lahusvärvimisele. Kahekordsete omaduste tõttu kõverdub kiud, kui see puutub kokku niiskete tingimustega, nagu niiskus. Katte sees olevate süsinik-nanotorude vahelist elektromagnetilist sidet muudetakse, mis toimib nagu "reguleeriv lüliti". Selle elektromagnetilise sidestuse muutuse põhjal blokeerib kangas kuumuse või laseb sellel läbi minna. Kangast kandev inimene ei mõista seda põhitegevust, kuna kangas teeb seda väga kohe, vähem kui minutiga. See tunnetab iseseisvalt inimese termilise ebamugavuse taset ja võib nahaaluse niiskuse taseme muutudes varieeruda kiiritatud soojuse kogust 35 protsenti.
Praktilises katses kudus meeskond 0.5 m2 proovi, et näidata mastaapsust tulevase tootmise jaoks. Kiudude vahekauguse muutus niisketes ja kuivades tingimustes jäädvustati reaalajas, kasutades konfokaalset fluorestsentsmikroskoopiat ja kanga fluorestsentsvärviga proovi. Kiudude jõudluse kvantifitseerimiseks kasutasid nad Fourier-teisendusega IR-spektromeetrit, mis oli ühendatud muutuva niiskusega keskkonnakambriga, mis sisaldas väike näidis kangast. Nad täheldasid, et kangas võib saavutada infrapuna läbilaskvuse suhtelise muutuse 35%. Kangas suutis kõigis katsetes tõhusalt lülituda jahutamiselt soojendusrežiimile vähem kui minutiga.
Kas see on praktiline nagu päris riietus?
Esmakordselt on loodud uudne kangas, mis aitab inimesel soojas püsida, kui õues on jahe ja kuiv ning jahe, kui ilm on palav ja niiske. See on tõesti põnev! Kangast võis kududa või värvida ning samuti pesta sarnaselt muude spordirõivastega. Tõenäoliselt on vaja rohkem uuringuid, et muuta see kangas praktilisemaks ja igapäevaseks kasutamiseks kasulikumaks. Teadlased loodavad lähitulevikus teha koostööd tootmisüksusega, et toota sellest uudsest kangast rõivaid. See avastus avaldati aastal teadus on uuenduslik ja paljutõotav, kuna selline kangas võib olla kasulik sportlastele, sportlastele, väikelastele ja vanematele inimestele, pakkudes neile mugavust ja tavariietuse tunnet.
***
{Saate lugeda esialgset uurimistööd, klõpsates alltoodud allika(te) loendis DOI lingil}
Allikas (d)
Zhang XA et al 2019. Infrapunakiirguse dünaamiline väravastamine tekstiilis. teadus. 363 lõige 6427.
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
