The first temperature-sensitive textile has been created which can regulate our body’s warmte exchange with the milieu
Ons lichaam absorbeert of verliest warmte in the form of infrared radiation. At room temperature around 40 percent of heart transfer occurs in this manner. menselijk body is a radiator and we use clothing as a means to enable this regulation as different fabrics trap infrared radiation and keep us warm or cool by regulating the temperature. Scientists have desired for very long to develop a fabric which could also release this energy rather than only trap it, so as to keep our body passively cool. However, textiles do not respond to the changes occurring in the external milieu and so they do not possess the ability to regulate both cooling and heating. The only way for us humans to cope with change in temperature in the environment has been to choose and wear appropriate clothing.
Een nieuw uniek textiel
Scientists from University of Maryland, USA have created an innovative fabric which could‘automatically’ regulate the amount of heat passing through a person’s body according to the external weather conditions. The fabric is made of a specially engineered heat sensitive yarn (polymer fibre) whose strands act as a ‘gate’ for the heat (or infrared radiation) to transmit or block. This ‘gate’ works quite intelligently in a very unique way. When the outside weer is hot and humid, the strands of the fibrecompact and the fibre collapses which allows for opening of fabric weave. Once ‘open’, the fabric activates cooling by allowing the heat radiating from our body to escape. This makes us feel cooler as the fabric also reflects sunlight.In contrast, when the outside weather is rather dry and cold, the fibre expands and closes or reducesthe gaps to prevent heat from escaping making the person feel warm. So, the fabric dynamically gates infrared radiation in real time based upon outside environmental conditions.
Technologie erachter
De nieuwigheid van de stof is te danken aan het basisgaren dat bestaat uit twee tegengestelde soorten in de handel verkrijgbare synthetische stoffen materieel, hydrofiele cellulose en hydrofobe triacetaatvezels, die water absorberen of afstoten. De strengen van de vezel zijn gecoat met een geleidend metaal - een op koolstof gebaseerde lichtgewicht koolstofnanobuisjes - door een proces dat vergelijkbaar is met oplossingsverven dat gewoonlijk wordt gebruikt voor industrieel verven van synthetische vezels. Vanwege de dubbele eigenschappen kromt de vezel wanneer deze wordt blootgesteld aan vochtige omstandigheden zoals vochtigheid. De elektromagnetische koppeling tussen koolstofnanobuisjes in de coating wordt gewijzigd en werkt als een 'regulerende schakelaar'. Gebaseerd op deze verandering in elektromagnetische koppeling elke keer, blokkeert de stof de warmte of laat deze door. De persoon die de stof draagt, realiseert zich deze onderliggende activiteit niet, omdat de stof dit in minder dan een minuut heel direct doet. Het detecteert zelf de mate van thermisch ongemak van een persoon en kan de hoeveelheid uitgestraalde warmte met 35 procent variëren als de vochtigheidsgraad onder de huid verandert.
In een praktisch experiment heeft het team een staal van 0.5 m2 gebreid om de schaalbaarheid voor toekomstige productie aan te tonen. De verschuiving in vezelafstand in vochtige en droge omstandigheden werd in realtime vastgelegd met behulp van confocale fluorescentiemicroscopie en een fluorescerend geverfd staal van de stof. een klein stukje van de stof. Ze merkten op dat de stof een relatieve verandering van 35 procent in infraroodtransmissie kon bereiken. De stof kon in alle experimenten in minder dan een minuut efficiënt overschakelen van de koel- naar de verwarmingsmodus.
Is het praktisch als echte kleding?
Voor het eerst is er een nieuwe stof gemaakt die helpt om een persoon warm te houden als het buiten koel en droog is en koel als het warm en vochtig is. Dit is inderdaad fascinerend! De stof kan worden gebreid of geverfd en ook worden gewassen op een manier die vergelijkbaar is met andere sportkleding. Er is waarschijnlijk meer onderzoek nodig om deze stof praktischer en bruikbaarder te maken voor dagelijks gebruik. Onderzoekers hopen in de nabije toekomst samen te werken met een productie-eenheid om kleding te produceren die is gemaakt van deze nieuwe stof. Deze ontdekking gepubliceerd in Wetenschap is innovatief en veelbelovend, aangezien een dergelijke stof gunstig kan zijn voor atleten, sporters, baby's en ouderen door hen comfort en het gevoel van normale kleding te bieden.
***
{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}
Bron (nen)
Zhang XA et al 2019. Dynamische poorten van infraroodstraling in een textiel. Wetenschap. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
