Det første temperaturfølsomme tekstilet er laget som kan regulere kroppen vår hete bytte med miljø
Kroppen vår absorberer eller mister hete i form av infrarød stråling. Ved romtemperatur skjer rundt 40 prosent av hjerteoverføringen på denne måten. Menneskelig kroppen er en radiator, og vi bruker klær som et middel for å aktivere denne reguleringen ettersom forskjellige stoffer fanger infrarød stråling og holder oss varme eller kjølige ved å regulere temperaturen. Forskere har lenge ønsket å utvikle et stoff som også kunne frigjøre denne energien i stedet for bare å fange den, for å holde kroppen vår passivt kjølig. Imidlertid reagerer ikke tekstiler på endringene som skjer i det ytre miljø og derfor har de ikke evnen til å regulere både kjøling og oppvarming. Den eneste måten for oss mennesker å takle endringer i temperatur i miljøet har vært å velge og bruke passende klær.
Et nytt unikt tekstil
Forskere fra University of Maryland, USA har laget et innovativt stoff som "automatisk" kan regulere mengden varme som passerer gjennom en persons kropp i henhold til de ytre værforholdene. Stoffet er laget av et spesielt konstruert varmefølsomt garn (polymerfiber) hvis tråder fungerer som en "port" for varmen (eller infrarød stråling) til å overføre eller blokkere. Denne 'porten' fungerer ganske intelligent på en veldig unik måte. Når utsiden vær er varmt og fuktig, trådene i fiberkompakten og fiberen kollapser, noe som muliggjør åpning av stoffveving. Når stoffet er "åpnet", aktiverer det kjøling ved å la varmen som stråler fra kroppen vår slippe ut. Dette får oss til å føle oss kjøligere ettersom stoffet også reflekterer sollys. I motsetning til dette, når det er tørt og kaldt ute, utvider fiberen seg og lukker eller reduserer hullene for å forhindre at varmen slipper ut slik at personen føler seg varm. Så stoffet porterer infrarød stråling dynamisk i sanntid basert på eksterne miljøforhold.
Teknologien bak
Det nye med stoffet skyldes dets basisgarn som består av to motsatte typer kommersielt tilgjengelig syntetisk materialer, hydrofil cellulose og hydrofobe triacetatfibre, som enten absorberer eller avviser vann. Fibertrådene er belagt med et ledende metall – et karbonbasert lett karbon nanorør – ved en prosess som ligner på løsningsfarging som vanligvis brukes til industriell farging av syntetiske fibre. På grunn av de doble egenskapene deformeres fiberen når den utsettes for fuktige forhold som fuktighet. Den elektromagnetiske koblingen mellom karbon-nanorør inne i belegget blir modifisert som fungerer som en "reguleringsbryter". Basert på denne endringen i elektromagnetisk kobling hver gang, blokkerer stoffet enten varme eller lar den passere gjennom. Personen som bærer stoffet innser ikke denne underliggende aktiviteten, siden stoffet gjør dette veldig umiddelbart på under ett minutt. Den registrerer nivåer av termisk ubehag hos en person på egen hånd og kan variere mengden varmeutstrålt med 35 prosent ettersom fuktighetsnivået under huden endres.
I et praktisk eksperiment strikket teamet en 0.5 m2 fargeprøve for å vise skalerbarhet for fremtidig produksjon. Skiftet i fiberavstand under fuktige og tørre forhold ble fanget opp i sanntid ved hjelp av konfokal fluorescensmikroskopi og en fluorescensfarget prøve av stoffet. For å kvantifisere fiberytelsen brukte de et Fourier-transform IR-spektrometer festet til et fuktighetsvarierende miljøkammer som inneholdt en liten fargeprøve av stoffet. De observerte at stoffet kunne oppnå 35 prosent relativ endring i infrarød transmittans. Stoffet kunne effektivt bytte fra kjøle- til oppvarmingsmodus på under ett minutt i alle eksperimenter.
Er det praktisk som ekte klær?
Et nytt stoff har blitt laget for første gang som bidrar til å få en person til å holde seg varm når uteværet er kjølig og tørt og kjølig når været er varmt og fuktig. Dette er virkelig fascinerende! Stoffet kan strikkes eller farges og også vaskes på en måte som ligner på andre sportsklær. Mer forskning er sannsynligvis nødvendig for å gjøre dette stoffet mer praktisk og nyttig for daglig bruk. Forskere håper å samarbeide med en produksjonsenhet i nær fremtid for å produsere klær laget av dette nye stoffet. Denne oppdagelsen publisert i Vitenskap er nyskapende og lovende ettersom et slikt stoff kan være fordelaktig for idrettsutøvere, idrettsutøvere, spedbarn og eldre mennesker ved å gi dem komfort og følelse av vanlige klær.
***
{Du kan lese den originale forskningsoppgaven ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Zhang XA et al 2019. Dynamisk gating av infrarød stråling i en tekstil. Vitenskap. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
