Порозна свилена влакна задржавају топлину, скривају зеца из ИР камере

Особни производи за гријање су ме увијек преплашили. Идеја да се уђемо у кревет са електричним покривачем привлачи онолико колико и романтично купање са мојим тостером. Када истраживачи предложе кошуљу коју прикључите на електричну мрежу, мој одговор је: да, нах.

Али истраживање је прилично занимљиво, што је још боље учињено укључивањем бесплатне слике поларног медведа. Поларни медвједи, према Цхрисовом збирци труфаца (на чекању за патент), најпознатији су по томе што су животиње најмање вјероватно изразиле жаљење након случајног жвакања лијеве ноге. Једнако познато, поларни медвједи су у стању да се носе са прилично хладним временом. Управо ова посљедња чињеница привукла је пажњу истраживача који су реплицирали изолацијска својства крзна поларног медвједа у тијелу које се може уткати.

Крзно поларног медведа суочава се са тешким изазовима. Није довољна изолација: потребно је задржати ту изолацију и када се капут медвједа натопи након пливања с једне ледене кугле на другу. За дивље животиње, ово пливање би било смртоносно, јер се њихова изолација углавном ослања на ваздух заробљен између длаке. Пошто је ваздух лош проводник топлоте, заробљени ваздух обезбеђује изузетно добру изолацију. Нажалост, дуготрајно пливање ће уклонити сав зрак, замијенивши га водом. Вода је много бољи проводник топлоте, тако да се топлина у телу усисава из смочене животиње смртоносном брзином у хладним условима.

Крзно поларног медведа је еволуирало тако да одржава нека од својих изолационих својстава, чак и када је натопљено, издувавањем унутрашњости влакана. Дакле, попречни пресек косе поларног медведа би показао да има дебели спољашњи премаз који обезбеђује механичку снагу и језгро са низом пора које су поравнате дуж влакна, стварајући врсту структуре саћа која обезбеђује изолационе ваздушне џепове који заштићен од воде. Између крзна и корисног слоја масти, изолација поларног медведа је тако добра да се, изгледа, не појављује на инфрацрвеним камерама. То је баш кул.

Свиленкасто крзно од поларног медведа

Да би опонашали косу поларних медведа и претворили је у конац за шивење, истраживачи су се окренули другом природном влакну: свили. Уместо директне употребе свилених влакана, свила је пречишћена и растворена у течности. Раствор се затим центрифугира и екструдира кроз прстен који се хлади. Идеја је да хладни прстен замрзне свилу док она пролази. У зависности од температуре прстена и брзине којом се влакно увлачи кроз прстен, свила може почети да се замрзава пре него што стигне до прстена. Тако су истраживачи покушали да постигну слатку тачку у балансирању температуре и брзине извлачења. Ако је прстен превише хладан, све се смрзава и поре ће бити оријентисане у случајним правцима. Ако прстен није довољно хладан, онда протеин свиле има времена да затвори и потпуно уклони поре.

Након мало трагања, истраживачи су пронашли распон температура које производе поре које су поравнате у правцу влакана. За разлику од косе поларног медведа коју су истраживачи имитирали, ово влакно нема дебели вањски слој. Иако је поравнавање пора повећало снагу влакна за фактор два, још увијек је око 1000 пута слабије од комерцијалних влакнастих влакана.

Ипак, истраживачи су испричали причу тако што су уткали своје нове нити у тканину. Они су ставили тканину на фазу која се може загрејати и измерили су температурну разлику између горње и доње стране тканине. Један слој тканине био је у стању да уведе температурну разлику од четири степена када се фаза охладила на -20 степени Целзијуса, док је пет слојева повећало температурну разлику до око 14 степени Целзијуса.

Као нека врста завршне демонстрације, зец је био обучен у један слој тканине. Тај слој је био скоро довољан да сакрије зеца од инфрацрвене камере. Рубови тканине су показали извесно цурење, откривајући линију слике зеца. Али тканина покривена тканином била је иста као и позадина. То може бити због природе теста, или може бити да савијање тканине мења своја термичка својства. (Никада нећемо знати јер то није тестирано, а цурење рубова није ни споменуто.)

Истраживачи су такође тестирали водоотпорност тканине, али нису тестирали да ли су изолациона својства материјала очувана када је била влажна. Пошто се то чини прилично очигледним тестом, недостатак пријављених резултата сугерише да то вероватно није тако добро на мокрој цести.

Време је да кува

Пошто су изолационе особине тако добре, има смисла да се такође може загрејати или охладити тканина. Да би се то постигло, истраживачи су у смјесу додали угљичне наноцијеви, који су водичи. Цеви су завршиле у влакну без уништавања структуре поравнатих пора нити. Истраживачи су закачили мало тканине до напајања од 5В, и брзо се загријали, али се није запалио - увијек бонус за носиви. Нажалост, струја није пријављена, тако да немам појма колико је енергије кориштено за загријавање тканине.

Истраживачи имају занимљиву пажњу на одјећу која се грије. Они наводе истраживање које сугерише да је скоро половина енергије коју користимо за загревање наших домова да се подстакнемо на жељу нашег тела да буде удобно топло. Морам признати да не могу смислити други разлог за загријавање куће, па се још увијек питам за што се користи друга половина: можда су раздвојили гријање и хлађење? У сваком случају, истраживачи сугеришу да, ако је постојала лагана и удобна тканина која нас може или загријати или загријати, може доћи до значајне уштеде енергије.

То је можда тачно, али мислим да људска психологија овде игра велику улогу. Већ имамо велики дио становништва који би радије окренуо гријач и прошетао у мајици него носио кошуљу дугих рукава или џемпер. Прилично сам сигуран да нова тканина то неће промијенити.

И мада ми се свиђа истраживање, заиста желим да истраживачи извештавају о својим резултатима на једноставнији начин. На пример, они дефинишу топлотну проводљивост своје изолационе тканине, али никада не пријављују вредност, тако да је не можемо упоредити са постојећим материјалима. Слично томе, њихова тканина је изложена свим врстама различитих услова, али се само два пута упоређује са постојећим материјалима. Дакле, иако мислим да би то могао бити материјал са будућношћу (под претпоставком да се може ојачати), једноставно нема довољно информација за спекулацију.

Адванцед Материалс, ДОИ: 10.1002 / адма.201706807 (О ДОИ).