Er is het eerste temperatuurgevoelige textiel ontstaan dat de lichaamstemperatuur kan reguleren warmte ruilen met de omgeving houden
Ons lichaam absorbeert of verliest warmte in de vorm van infraroodstraling. Bij kamertemperatuur vindt ongeveer 40 procent van de hartoverdracht op deze manier plaats. menselijk ons lichaam is een radiator en we gebruiken kleding als middel om deze regulering mogelijk te maken, omdat verschillende stoffen infraroodstraling vasthouden en ons warm of koel houden door de temperatuur te reguleren. Wetenschappers willen al heel lang een stof ontwikkelen die deze energie ook kan vrijgeven in plaats van deze alleen maar vast te houden, om ons lichaam passief koel te houden. Textiel reageert echter niet op de veranderingen die zich aan de buitenkant voordoen omgeving houden en dus beschikken ze niet over het vermogen om zowel de koeling als de verwarming te regelen. De enige manier waarop wij mensen kunnen omgaan met veranderingen in de temperatuur in de omgeving is het kiezen en dragen van geschikte kleding.
Een nieuw uniek textiel
Wetenschappers van de Universiteit van Maryland, VS, hebben een innovatieve stof ontwikkeld die 'automatisch' de hoeveelheid warmte kan reguleren die door iemands lichaam gaat, afhankelijk van de externe weersomstandigheden. De stof is gemaakt van een speciaal ontwikkeld warmtegevoelig garen (polymeervezel) waarvan de strengen fungeren als een 'poort' waardoor de warmte (of infraroodstraling) wordt doorgelaten of geblokkeerd. Deze 'poort' werkt behoorlijk intelligent en op een heel unieke manier. Wanneer de buitenkant weer Het is heet en vochtig, de strengen van de vezel worden compact en de vezel klapt in, waardoor het weefselweefsel kan worden geopend. Eenmaal 'open' activeert de stof de verkoeling door de warmte die ons lichaam uitstraalt te laten ontsnappen. Hierdoor voelen we ons koeler omdat de stof ook zonlicht reflecteert. Als het buitenweer daarentegen tamelijk droog en koud is, zet de vezel uit en worden de gaten gesloten of verkleind om te voorkomen dat warmte ontsnapt, waardoor de persoon zich warm voelt. De stof houdt infraroodstraling dus dynamisch in real-time tegen op basis van externe omgevingsomstandigheden.
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 materialen, 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
