Za ciepło w kurtce, ale za zimno bez niej? Marki odzieży sportowej oferują tkaniny kontrolujące temperaturę, które dostosowują się do każdego klimatu, tworząc lekkie, ale ciepłe produkty. Zastanów się jednak nad tkaniną, którą możesz dostosować do swoich konkretnych potrzeb temperaturowych.
Zainspirowani dynamicznymi właściwościami skóry kałamarnicy zmieniającej kolor, naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine opracowali metodę wytwarzania materiału regulującego ciepło, który jest oddychający, zmywalny i można go zintegrować z elastyczną tkaniną. Opublikowali dowód koncepcji zaawansowanych kompozytów inspirowanych biologią w Bioinżynieria APLprzez wydawnictwo AIP.
„Skóra kałamarnicy jest złożona i składa się z wielu warstw, które współpracują ze sobą, manipulując światłem i zmieniając ogólne ubarwienie i wzór zwierzęcia” – powiedział autor Alon Gorodetsky. „Niektóre warstwy zawierają narządy zwane chromatoforami, które przechodzą między stanem rozszerzonym i skurczonym (pod wpływem działania mięśni), zmieniając sposób, w jaki skóra przepuszcza i odbija światło widzialne”.
Zamiast manipulować światłem widzialnym, zespół opracował materiał kompozytowy działający w widmie podczerwonym. Gdy ludzie się nagrzewają, emitują część ciepła w postaci niewidzialnego promieniowania podczerwonego (tak działają kamery termowizyjne). Odzież, która manipuluje tą emisją i dostosowuje się do niej oraz jest wyposażona w funkcje termoregulacyjne, może precyzyjnie dostosować się do pożądanej temperatury użytkownika. Materiał składa się z polimeru pokrytego miedzianymi wyspami, a jego rozciąganie oddziela wyspy i zmienia sposób przepuszczania i odbijania światła podczerwonego. Ta innowacja stwarza możliwość kontrolowania temperatury odzieży.
We wcześniejszej publikacji w APL Bioengineering zespół modelował adaptacyjne właściwości podczerwieni swojego materiału kompozytowego. W tym przypadku wykorzystano materiał, aby zwiększyć jego funkcjonalność, czyniąc go zmywalnym, oddychającym i zintegrowanym z tkaniną.
Zespół nałożył cienką warstwę na kompozyt, aby umożliwić łatwe pranie bez degradacji, co jest praktycznym czynnikiem w przypadku każdej tkaniny. Aby materiał kompozytowy był oddychający, zespół dokonał jego perforacji, tworząc szereg otworów. Powstały produkt wykazywał przepuszczalność powietrza i pary wodnej podobną do tkanin bawełnianych. Następnie zespół przykleił materiał do siatki, aby zademonstrować prostą integrację tkaniny.
Korzystając ze spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera, zespół przetestował adaptacyjne właściwości materiału w podczerwieni i wykorzystał zabezpieczoną przed poceniem płytę grzejną do przetestowania dynamicznych właściwości termoregulacyjnych. Nawet przy jednoczesnym nakładaniu warstw cienkowarstwowych, perforacji i łączeniu tkanin, właściwości odprowadzania ciepła materiałów nie uległy pogorszeniu.
„Nasz zaawansowany materiał kompozytowy otwiera obecnie możliwości w przypadku większości zastosowań do noszenia, ale może szczególnie nadawać się do produkcji odzieży na zimne dni, takiej jak kurtki narciarskie, skarpety termiczne, ocieplane rękawice i czapki zimowe” – powiedział Gorodetsky.
Oprócz możliwych zastosowań tkaniny, proces produkcyjny zastosowany przez zespół do opracowania tkaniny również jest pełen potencjału.
„Strategie stosowane w celu zapewnienia naszym materiałom oddychalności, możliwości prania i kompatybilności z tkaninami można przełożyć na kilka innych typów systemów do noszenia, takich jak organiczna elektronika nadająca się do prania, rozciągliwe e-tekstylia i materiały tryboelektryczne gromadzące energię” – powiedział Gorodetsky.
