Յուրահատուկ տեքստիլ գործվածք՝ ինքնակարգավորվող ջերմային արտանետմամբ

Ստեղծվել է ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն առաջին տեքստիլը, որը կարող է կարգավորել մեր օրգանիզմը շոգ փոխանակում է միջավայր

Մեր մարմինը կլանում է կամ կորցնում շոգ ինֆրակարմիր ճառագայթման տեսքով: Սենյակային ջերմաստիճանում սրտի փոխանցման մոտ 40 տոկոսը տեղի է ունենում այս կերպ: Մարդ մարմինը ռադիատոր է, և մենք օգտագործում ենք հագուստը որպես միջոց այս կարգավորումը հնարավոր դարձնելու համար, քանի որ տարբեր գործվածքները թակարդում են ինֆրակարմիր ճառագայթումը և մեզ տաք կամ զով են պահում՝ կարգավորելով ջերմաստիճանը: Գիտնականները երկար ժամանակ ցանկացել են ստեղծել մի գործվածք, որը կարող է նաև ազատել այս էներգիան, այլ ոչ միայն թակարդի մեջ գցել այն, որպեսզի մեր մարմինը պասիվ սառը պահի: Այնուամենայնիվ, տեքստիլները չեն արձագանքում արտաքինում տեղի ունեցող փոփոխություններին միջավայր Այսպիսով, նրանք չունեն և՛ սառեցումը, և՛ ջեռուցումը կարգավորելու ունակությունը: Մեզ՝ մարդկանց համար, շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի փոփոխությանը դիմակայելու միակ միջոցը եղել է համապատասխան հագուստ ընտրելն ու կրելը:

Նոր յուրահատուկ տեքստիլ

ԱՄՆ-ի Մերիլենդի համալսարանի գիտնականները ստեղծել են նորարարական գործվածք, որը կարող է «ավտոմատ կերպով» կարգավորել մարդու մարմնով անցնող ջերմության քանակը՝ համաձայն արտաքին եղանակային պայմանների։ Գործվածքը պատրաստված է հատուկ մշակված ջերմային զգայուն մանվածքից (պոլիմերային մանրաթելից), որի թելերը գործում են որպես «դարպաս» ջերմության (կամ ինֆրակարմիր ճառագայթման) փոխանցման կամ արգելափակման համար: Այս «դարպասը» բավականին խելամտորեն աշխատում է շատ յուրահատուկ ձևով: Երբ դրսից եղանակ տաք է և խոնավ, մանրաթելերի թելերը և մանրաթելը փլուզվում են, ինչը թույլ է տալիս բացել գործվածքների հյուսվածքը: «Բացելով» գործվածքը ակտիվացնում է սառեցումը` թույլ տալով, որ մեր մարմնից ճառագող ջերմությունը դուրս գա: Սա ստիպում է մեզ ավելի զով զգալ, քանի որ գործվածքը նաև արտացոլում է արևի լույսը: Ի հակադրություն, երբ դրսի եղանակը բավականին չոր և ցուրտ է, մանրաթելն ընդլայնվում է և փակում կամ նվազեցնում է բացերը՝ կանխելու ջերմության արտահոսքը, ինչը մարդուն տաքացնում է: Այսպիսով, գործվածքը դինամիկ կերպով պաշտպանում է ինֆրակարմիր ճառագայթումը իրական ժամանակում՝ հիմնվելով արտաքին միջավայրի պայմանների վրա:

Տեխնոլոգիա դրա հետևում

Գործվածքի նորույթը պայմանավորված է իր հիմքի մանվածքով, որը կազմված է երկու հակադիր տեսակի առևտրային սինթետիկ նյութերից: նյութեր, հիդրոֆիլ ցելյուլոզա և հիդրոֆոբ տրիացետատ մանրաթելեր, որոնք կամ կլանում են կամ վանում ջուրը։ Մանրաթելերի թելերը պատված են հաղորդիչ մետաղով` ածխածնի վրա հիմնված թեթև ածխածնային նանոխողովակներով, լուծույթի ներկման գործընթացի նման, որը սովորաբար օգտագործվում է սինթետիկ մանրաթելերի արդյունաբերական ներկման համար: Երկակի հատկությունների պատճառով մանրաթելը շեղվում է, երբ ենթարկվում է խոնավ պայմանների, ինչպիսին է խոնավությունը: Ծածկույթի ներսում ածխածնային նանոխողովակների միջև էլեկտրամագնիսական կապը փոփոխվում է, որը գործում է որպես «կարգավորիչ անջատիչ»: Ամեն անգամ էլեկտրամագնիսական միացման այս փոփոխության հիման վրա գործվածքը կա՛մ արգելափակում է ջերմությունը, կա՛մ թույլ է տալիս այն անցնել: Գործվածք կրողը չի գիտակցում այս հիմքում ընկած գործունեությունը, քանի որ գործվածքը դա անում է անմիջապես մեկ րոպեի ընթացքում: Այն ինքնուրույն զգում է մարդու ջերմային անհարմարության մակարդակը և կարող է 35 տոկոսով տարբերվել ջերմության ճառագայթման քանակից, քանի որ մաշկի տակ խոնավության մակարդակը փոխվում է:

Գործնական փորձի ժամանակ թիմը հյուսել է 0.5 մ2 չափսի նմուշ՝ հետագա արտադրության համար մասշտաբայնություն ցույց տալու համար: Խոնավ և չոր պայմաններում մանրաթելերի տարածության փոփոխությունը ֆիքսվել է իրական ժամանակում՝ օգտագործելով համակցված ֆլուորեսցենտային մանրադիտակ և գործվածքների լյումինեսցենտ ներկված նմուշ: Մանրաթելերի արդյունավետությունը քանակականացնելու համար նրանք օգտագործել են Ֆուրիեի փոխակերպման IR սպեկտրոմետրը, որը կցված է խոնավության փոփոխվող շրջակա միջավայրի խցիկին: գործվածքների մի փոքր կտոր: Նրանք նկատեցին, որ գործվածքը կարող է հասնել 35 տոկոս հարաբերական փոփոխության ինֆրակարմիր հաղորդունակության մեջ: Գործվածքը կարող է արդյունավետ կերպով անցնել սառեցման ռեժիմից տաքացման ռեժիմի բոլոր փորձերում մեկ րոպեի ընթացքում:

Արդյո՞ք դա գործնական է, որքան իրական հագուստը:

Առաջին անգամ ստեղծվել է նոր գործվածք, որն օգնում է մարդուն տաքացնել, երբ դրսի եղանակը զով է և չոր, և զով, երբ եղանակը տաք և խոնավ է: Սա իսկապես հետաքրքրաշարժ է: Գործվածքը կարելի է տրիկոտաժել կամ ներկել, ինչպես նաև լվանալ այլ սպորտային հագուստի նման: Հավանաբար, ավելի շատ հետազոտություններ կպահանջվեն այս գործվածքն ավելի գործնական և ամենօրյա օգտագործման համար օգտակար դարձնելու համար: Հետազոտողները հույս ունեն մոտ ապագայում համագործակցել արտադրական միավորի հետ՝ այս նոր գործվածքից պատրաստված հագուստ արտադրելու համար: Այս բացահայտումը հրապարակվել է գիտություն նորարար է և խոստումնալից, քանի որ նման գործվածքը կարող է օգտակար լինել մարզիկների, մարզիկների, նորածինների և տարեց մարդկանց համար՝ ապահովելով նրանց հարմարավետություն և նորմալ հագուստի զգացում:

***

{Դուք կարող եք կարդալ հետազոտական ​​հոդվածի բնօրինակը` սեղմելով ներքևում նշված DOI հղումը` մեջբերված աղբյուրների ցանկում:}

Աղբյուրը (ներ)

Zhang XA et al 2019. Ինֆրակարմիր ճառագայթման դինամիկ դարպասը տեքստիլում: գիտություն. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217