Es wurde das erste temperaturempfindliche Textil geschaffen, das die Temperatur unseres Körpers regulieren kann Hitze Austausch mit dem Umwelt
Unser Körper absorbiert oder verliert Hitze in Form von Infrarotstrahlung. Bei Raumtemperatur erfolgen etwa 40 Prozent der Herzübertragung auf diese Weise. Human Der Körper ist ein Strahler und wir nutzen Kleidung als Mittel, um diese Regulierung zu ermöglichen, da verschiedene Stoffe Infrarotstrahlung einfangen und uns durch Regulierung der Temperatur warm oder kühl halten. Wissenschaftler hatten schon lange den Wunsch, einen Stoff zu entwickeln, der diese Energie auch freisetzen und nicht nur einfangen könnte, um unseren Körper passiv kühl zu halten. Textilien reagieren jedoch nicht auf die Veränderungen im Äußeren Umwelt Daher verfügen sie nicht über die Fähigkeit, sowohl Kühlung als auch Heizung zu regulieren. Die einzige Möglichkeit für uns Menschen, mit Temperaturveränderungen in der Umgebung umzugehen, besteht darin, geeignete Kleidung auszuwählen und zu tragen.
Ein neues einzigartiges Textil
Wissenschaftler der University of Maryland, USA, haben ein innovatives Gewebe entwickelt, das die Wärmemenge, die durch den Körper einer Person gelangt, „automatisch“ entsprechend den äußeren Wetterbedingungen regulieren kann. Der Stoff besteht aus einem speziell entwickelten wärmeempfindlichen Garn (Polymerfaser), dessen Stränge als „Tor“ für die Übertragung oder Blockierung der Wärme (oder Infrarotstrahlung) dienen. Dieses „Tor“ funktioniert auf einzigartige Weise sehr intelligent. Wenn draußen Wetter Ist es heiß und feucht, verdichten sich die Faserstränge und die Faser kollabiert, wodurch sich das Gewebegewebe öffnen kann. Sobald der Stoff geöffnet ist, aktiviert er die Kühlung, indem er die von unserem Körper abgestrahlte Wärme entweichen lässt. Dadurch fühlen wir uns kühler, da der Stoff auch das Sonnenlicht reflektiert. Wenn das Außenwetter dagegen eher trocken und kalt ist, dehnt sich die Faser aus und schließt oder verkleinert die Lücken, um zu verhindern, dass Wärme entweicht und die Person sich warm fühlt. Daher leitet das Gewebe die Infrarotstrahlung dynamisch in Echtzeit auf der Grundlage äußerer Umgebungsbedingungen ab.
Technik dahinter
Die Neuheit des Stoffes liegt an seinem Basisgarn, das aus zwei gegensätzlichen Arten von handelsüblichem Synthetik besteht Materialien, hydrophile Cellulose und hydrophobe Triacetatfasern, die Wasser entweder absorbieren oder abstoßen. Die Stränge der Faser werden mit einem leitfähigen Metall – leichten Kohlenstoff-Nanoröhrchen auf Kohlenstoffbasis – in einem Verfahren beschichtet, das dem Lösungsfärben ähnlich ist, das üblicherweise zum industriellen Färben von synthetischen Fasern verwendet wird. Aufgrund der doppelten Eigenschaften verformt sich die Faser, wenn sie feuchten Bedingungen wie Feuchtigkeit ausgesetzt wird. Die elektromagnetische Kopplung zwischen den Kohlenstoff-Nanoröhren innerhalb der Beschichtung wird modifiziert, was wie ein 'regulierender Schalter' wirkt. Basierend auf dieser Änderung der elektromagnetischen Kopplung jedes Mal blockiert das Gewebe entweder Wärme oder lässt sie durch. Die Person, die den Stoff trägt, bemerkt diese zugrunde liegende Aktivität nicht, da der Stoff dies sehr augenblicklich in weniger als einer Minute tut. Es erkennt selbst den Grad des thermischen Unbehagens einer Person und kann die Menge der abgestrahlten Wärme um 35 Prozent variieren, wenn sich die Luftfeuchtigkeit unter der Haut ändert.
In einem praktischen Experiment strickte das Team ein 0.5 m2 großes Muster, um die Skalierbarkeit für die zukünftige Herstellung zu demonstrieren. Die Verschiebung des Faserabstands unter feuchten und trockenen Bedingungen wurde in Echtzeit mit konfokaler Fluoreszenzmikroskopie und einem fluoreszierend gefärbten Stoffmuster erfasst. Um die Faserleistung zu quantifizieren, verwendeten sie ein Fourier-Transformations-IR-Spektrometer, das an einer Klimakammer mit unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit angebracht war ein kleines Stoffmuster. Sie beobachteten, dass der Stoff eine relative Änderung der Infrarotdurchlässigkeit von 35 Prozent erreichen konnte. Der Stoff konnte in allen Experimenten in weniger als einer Minute effizient vom Kühl- in den Heizmodus wechseln.
Ist es als echte Kleidung praktisch?
Zum ersten Mal wurde ein neuartiger Stoff entwickelt, der dazu beiträgt, dass eine Person warm bleibt, wenn das Wetter draußen kühl und trocken ist, und kühl, wenn das Wetter heiß und feucht ist. Das ist in der Tat faszinierend! Der Stoff könnte gestrickt oder gefärbt und auch ähnlich wie andere Sportbekleidung gewaschen werden. Es ist wahrscheinlich mehr Forschung erforderlich, um diesen Stoff praktischer und nützlicher für den täglichen Gebrauch zu machen. Die Forscher hoffen, in naher Zukunft mit einer Produktionseinheit zusammenzuarbeiten, um Kleidung aus diesem neuartigen Stoff herzustellen. Diese Entdeckung veröffentlicht in Wissenschaft ist innovativ und vielversprechend, da ein solcher Stoff für Sportler, Sportler, Säuglinge und ältere Menschen von Vorteil sein könnte, indem er ihnen den Komfort und das Gefühl von normaler Kleidung bietet.
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{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}
Quelle (n)
Zhang XA et al 2019. Dynamisches Gating von Infrarotstrahlung in einem Textil. Wissenschaft. 363(6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
