Ir radīts pirmais temperatūras jutīgais audums, kas var regulēt mūsu ķermeņa siltums apmainīties ar vide
Mūsu ķermenis absorbē vai zaudē siltums infrasarkanā starojuma veidā. Istabas temperatūrā aptuveni 40 procenti sirds pārneses notiek šādā veidā. Cilvēka body ir radiators, un mēs izmantojam apģērbu, lai nodrošinātu šo regulējumu, jo dažādi audumi uztver infrasarkano starojumu un uztur siltumu vai vēsumu, regulējot temperatūru. Zinātnieki ļoti ilgi ir vēlējušies izstrādāt audumu, kas varētu arī atbrīvot šo enerģiju, nevis tikai to aizturēt, lai saglabātu mūsu ķermeni pasīvi vēsu. Tomēr tekstilizstrādājumi nereaģē uz ārējām izmaiņām vide un tāpēc tiem nav iespēju regulēt gan dzesēšanu, gan apkuri. Vienīgais veids, kā mēs, cilvēki, varam tikt galā ar temperatūras izmaiņām vidē, ir izvēlēties un valkāt atbilstošu apģērbu.
Jauns unikāls tekstils
Zinātnieki no Merilendas Universitātes, ASV, ir radījuši inovatīvu audumu, kas varētu “automātiski” regulēt siltuma daudzumu, kas iet caur cilvēka ķermeni atbilstoši ārējiem laikapstākļiem. Audums ir izgatavots no īpaši izstrādātas karstumjutīgas dzijas (polimēra šķiedras), kuras pavedieni darbojas kā “vārti” siltuma (vai infrasarkanā starojuma) pārraidīšanai vai bloķēšanai. Šie "vārti" darbojas diezgan inteliģenti un unikālā veidā. Kad ārā laiks ir karsts un mitrs, šķiedras šķipsnas sablīvē un šķiedra sabrūk, kas ļauj atvērt auduma pinumu. Kad audums ir “atvērts”, tas aktivizē dzesēšanu, ļaujot izplūst no ķermeņa izstarotajam siltumam. Tas liek mums justies vēsākam, jo audums arī atstaro saules gaismu. Turpretim, ja ārā ir diezgan sauss un auksts laiks, šķiedra izplešas un aizveras vai samazina spraugas, lai novērstu siltuma izplūšanu, liekot cilvēkam justies silti. Tādējādi audums dinamiski nodrošina infrasarkano starojumu reāllaikā, pamatojoties uz ārējiem vides apstākļiem.
Tehnoloģija aiz tā
Auduma jaunums ir saistīts ar tā pamata dziju, kas sastāv no diviem pretējiem komerciāli pieejamas sintētikas veidiem. materiāli, hidrofilās celulozes un hidrofobās triacetāta šķiedras, kas absorbē vai atgrūž ūdeni. Šķiedras pavedieni ir pārklāti ar vadošu metālu — vieglām oglekļa nanocaurulēm — uz oglekļa bāzes, izmantojot procesu, kas ir līdzīgs šķīduma krāsošanai, ko parasti izmanto sintētisko šķiedru rūpnieciskai krāsošanai. Divkāršo īpašību dēļ šķiedra deformējas, ja tā tiek pakļauta mitriem apstākļiem, piemēram, mitrumam. Elektromagnētiskais savienojums starp oglekļa nanocaurulēm pārklājuma iekšpusē tiek pārveidots, kas darbojas kā "regulēšanas slēdzis". Pamatojoties uz šīm izmaiņām elektromagnētiskajā savienojumā katru reizi, audums vai nu bloķē siltumu, vai ļauj tam iziet cauri. Persona, kas valkā audumu, neapzinās šo pamatdarbību, jo audums to veic ļoti acumirklī, mazāk nekā minūtes laikā. Tas pats sajūt cilvēka termiskā diskomforta līmeni un var mainīt izstarotā siltuma daudzumu par 35 procentiem, mainoties mitruma līmenim zem ādas.
Praktiskā eksperimentā komanda noadīja 0.5 m2 paraugu, lai parādītu mērogojamību turpmākai ražošanai. Šķiedru atstatuma izmaiņas mitros un sausos apstākļos tika fiksētas reāllaikā, izmantojot konfokālās fluorescences mikroskopiju un fluorescējoši krāsotu auduma paraugu. Lai noteiktu šķiedru veiktspēju, tika izmantots Furjē transformācijas IR spektrometrs, kas pievienots mainīgai mitrumam vides kamerai, kurā bija neliels auduma paraugs. Viņi novēroja, ka audums var sasniegt 35% relatīvās izmaiņas infrasarkanajā caurlaidībā. Visos eksperimentos audums varēja efektīvi pārslēgties no dzesēšanas uz sildīšanas režīmu mazāk nekā minūtes laikā.
Vai tas ir praktiski kā īsts apģērbs?
Pirmo reizi radīts jauns audums, kas palīdz cilvēkam uzturēt siltumu, kad ārā ir vēss un sauss laiks, un vēss, kad laiks ir karsts un mitrs. Tas tiešām ir aizraujoši! Audums var būt adīts vai krāsots, kā arī mazgāts līdzīgi kā citi sporta apģērbi. Visticamāk, ir nepieciešams veikt vairāk pētījumu, lai padarītu šo audumu praktiskāku un noderīgāku ikdienas lietošanai. Pētnieki cer tuvākajā nākotnē sadarboties ar ražošanas vienību, lai ražotu apģērbu, kas izgatavots no šī jaunā auduma. Šis atklājums tika publicēts Zinātne ir novatorisks un daudzsološs, jo šāds audums varētu būt noderīgs sportistiem, sportistiem, zīdaiņiem un vecākiem cilvēkiem, nodrošinot viņiem komfortu un parastā apģērba sajūtu.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Zhang XA et al, 2019. Infrasarkanā starojuma dinamiskā noteikšana tekstilizstrādājumā. Zinātne. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
