Byla vytvořena první textilie citlivá na teplotu, která dokáže regulovat naše tělo teplo vyměnit s životní prostředí
Naše tělo absorbuje nebo ztrácí teplo ve formě infračerveného záření. Při pokojové teplotě dochází k přibližně 40 procentům přenosu srdce tímto způsobem. Člověk tělo je zářič a my používáme oblečení jako prostředek k umožnění této regulace, protože různé látky zachycují infračervené záření a udržují nás v teple nebo chladu regulací teploty. Vědci již velmi dlouho toužili vyvinout látku, která by tuto energii mohla také uvolňovat, spíše než ji pouze zachycovat, aby naše tělo pasivně chladilo. Textilie však nereagují na změny, ke kterým dochází ve vnějším prostředí životní prostředí a proto nemají schopnost regulovat chlazení i topení. Jediným způsobem, jak se my lidé vyrovnat se změnou teploty v prostředí, bylo zvolit a nosit vhodné oblečení.
Nová unikátní textilie
Vědci z University of Maryland v USA vytvořili inovativní látku, která by mohla „automaticky“ regulovat množství tepla procházejícího tělem člověka podle vnějších povětrnostních podmínek. Tkanina je vyrobena ze speciálně upravené tepelně citlivé příze (polymerové vlákno), jejíž prameny fungují jako „brána“ pro přenos nebo blokování tepla (nebo infračerveného záření). Tato „brána“ funguje zcela inteligentně velmi jedinečným způsobem. Když venku počasí je horká a vlhká, prameny vlákna jsou kompaktní a vlákno se zhroutí, což umožňuje otevření vazby tkaniny. Jakmile se látka „otevře“, aktivuje chlazení tím, že umožní teplu vyzařovanému z našeho těla uniknout. Díky tomu se cítíme chladněji, protože látka také odráží sluneční světlo. Naproti tomu, když je venkovní počasí spíše suché a chladné, vlákno se roztahuje a uzavírá nebo zmenšuje mezery, aby se zabránilo úniku tepla, takže se člověk cítí teplý. Tkanina tedy dynamicky hradí infračervené záření v reálném čase na základě podmínek vnějšího prostředí.
Technologie za tím
Novinkou tkaniny je její základní příze, která je tvořena dvěma opačnými druhy komerčně dostupné syntetiky materiál, hydrofilní celulóza a hydrofobní triacetátová vlákna, která buď absorbují nebo odpuzují vodu. Prameny vlákna jsou potaženy vodivým kovem – lehkými uhlíkovými nanotrubičkami na bázi uhlíku – procesem podobným barvení v roztoku běžně používaném pro průmyslové barvení syntetických vláken. Díky dvojím vlastnostem se vlákno deformuje, když je vystaveno vlhkým podmínkám, jako je vlhkost. Elektromagnetická vazba mezi uhlíkovými nanotrubičkami uvnitř povlaku se modifikuje, což funguje jako „regulační spínač“. Na základě této změny v elektromagnetické vazbě pokaždé tkanina buď blokuje teplo, nebo mu umožňuje procházet. Osoba, která nosí látku, si tuto základní aktivitu neuvědomuje, protože látka to dělá velmi okamžitě za méně než minutu. Sám o sobě snímá úrovně tepelné nepohody člověka a může měnit množství vyzařovaného tepla o 35 procent, jak se mění úroveň vlhkosti pod kůží.
V praktickém experimentu tým upletl vzorek 0.5 m2, aby ukázal škálovatelnost pro budoucí výrobu. Posun ve vzdálenosti vláken ve vlhkých a suchých podmínkách byl zachycen v reálném čase pomocí konfokální fluorescenční mikroskopie a fluorescenčně obarveného vzorku látky. Ke kvantifikaci výkonu vlákna použili infračervený spektrometr s Fourierovou transformací připojený k okolní komoře s proměnnou vlhkostí. malý vzorek látky. Zjistili, že tkanina mohla dosáhnout 35procentní relativní změny v propustnosti infračerveného záření. Tkanina se mohla ve všech experimentech efektivně přepnout z režimu chlazení do režimu zahřívání za méně než minutu.
Je to praktické jako skutečné oblečení?
Poprvé byla vytvořena nová tkanina, která pomáhá udržovat člověka v teple, když je venkovní počasí chladné a suché, a chladné, když je horké a vlhké počasí. To je opravdu fascinující! Látka může být pletená nebo barvená a také může být prát podobným způsobem jako jiné sportovní oblečení. Pravděpodobně bude zapotřebí více výzkumu, aby byla tato látka praktičtější a užitečnější pro každodenní použití. Výzkumníci doufají, že v blízké budoucnosti budou spolupracovat s výrobní jednotkou na výrobě oblečení vyrobeného z této nové látky. Tento objev publikovaný v Věda je inovativní a slibná, protože taková látka by mohla být prospěšná pro sportovce, sportovce, kojence a starší lidi tím, že jim poskytne pohodlí a pocit z běžného oblečení.
***
{Původní výzkumný dokument si můžete přečíst kliknutím na odkaz DOI uvedený níže v seznamu citovaných zdrojů}
Zdroje)
Zhang XA et al 2019. Dynamické hradlování infračerveného záření v textilii. Věda. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
