Инженеры создали ткань для охлаждающей одежды
Инженеры из Стэнфордского университета создали новую полусинтетическую ткань на основе нанопористого полиэтилена, которая лучше рассеивает тепло человеческого тела по сравнению с натуральными и другими синтетическими материалами и способна оказывать охлаждающий эффект. Работа ученых, описывающая новую ткань, опубликована в журнале Science& коротко о ней рассказывает издание N + 1.
На современном рынке широко распространен текстиль, который умеет эффективно сохранять тепло и используется, например, для производства термобелья с высокими теплосберегающими и влагопроводными свойствами. Однако материалов с противоположными характеристиками существует гораздо меньше. Между тем, полагают ученые из Стэнфорда, "охлаждающие" ткани могли бы стать основой для одежды, востребованной в условиях жаркого климата. Повсеместное внедрение такой одежды, в частности, позволило бы сэкономить на кондиционировании воздуха внутри помещений, пишут авторы работы.
Новый материал представляет собой полиэтилен, который пронизан связанными между собой порами диаметром от 50 до 1000 нанометров. Их размер сопоставим с длиной волны видимого света (400–780 нанометров), благодаря чему последний сильно рассеивается на них и материал становится для него непрозрачным. В то же время тепло человеческого тела соответствует инфракрасному излучению с гораздо большей длиной волны (~9,5 микрометра). Отверстия в нанопористом полиэтилене "незаметны" для него, поэтому материал способен пропускать более 90 процентов тепла, исходящего от человеческого тела. Таким образом, материал блокирует часть тепла, которая поступает в виде энергии оптического излучения, и охлаждает кожу, пропуская исходящее от нее инфракрасное тепловое излучение.
Другое важное преимущество нанопористого полиэтилена заключается в том, что поры не препятствуют циркуляции воздуха и прохождению молекул воды. Это позволит изготовленной из него одежде пропускать пот, выделяемый человеком, что в свою очередь будет способствовать дополнительному охлаждению его тела. Для усиления эффекта исследователи покрыли материал гидрофобным полидопамином, который способствует выталкиванию пота. Чтобы сделать свое изобретение более похожим на ткань и пригодным для ношения, исследователи поместили между двумя слоями нанопористого полиэтилена волокна хлопка, скрепив слои точечной сваркой.
В ходе эксперимента с участием устройства, имитирующего теплоотдачу кожи человека, оказалось, что нанопористый полиэтилен повышает температуру "кожи" всего на 0,8 градуса Цельсия, тогда как обычная хлопчатобумажная ткань - на 3,5 градуса, а Тайвек, нетканый синтетический материал из плотных полиэтиленовых нитей, - на 2,9 градуса. По словам ученых, подобная разница температур соответствует самоощущению человека от пребывания в кондиционируемом и некондиционируемом помещении соответственно.
Исследователи из Стэнфорда полагают, что их изобретение может лечь в основу нового типа охлаждающей одежды. Преимуществом новой ткани они называют ее дешевизну и доступность, так как нанопористый полиэтилен сегодня используется в литий-ионных аккумуляторах в качестве изолятора между анодом и катодом. В будущем инженеры планируют изучить, как будет вести себя материал после нескольких стирок и воздействия ультрафиолета.
Над улучшением функциональных возможностей одежды работают и другие ученые. Так, в конце прошлого года сотрудники Университета Вуллонгонга в Австралии разработали ткань для "умной одежды", способной распознавать широкий спектр движений человеческого тела. Для создания текстиля, который был бы одновременно гибким, растяжимым, чувствительным и стабильным, исследователи использовали сложный электропроводящий полимер PEDOT:PSS. Созданная на его основе "умная одежда", по мнению авторов, может применяться для спортивных тренировок и в медицине, также технологию можно использовать для изготовления "умных" ремней безопасности в автомобилях.
