اولین پارچه حساس به دما ساخته شده است که می تواند بدن ما را تنظیم کند گرما تبادل با محیط
بدن ما جذب یا از دست می دهد گرما به شکل تابش مادون قرمز. در دمای اتاق حدود 40 درصد انتقال قلب به این روش انجام می شود. انسانی بدن یک رادیاتور است و ما از لباس به عنوان وسیله ای برای فعال کردن این تنظیم استفاده می کنیم زیرا پارچه های مختلف تابش مادون قرمز را به دام می اندازند و با تنظیم دما ما را گرم یا خنک نگه می دارند. دانشمندان مدت‌هاست که می‌خواهند پارچه‌ای بسازند که بتواند این انرژی را به جای اینکه فقط آن را به دام بیندازد، آزاد کند تا بدن ما را به طور غیرفعال خنک نگه دارد. با این حال، منسوجات به تغییرات رخ داده در بیرون پاسخ نمی دهند محیط و بنابراین توانایی تنظیم سرمایش و گرمایش را ندارند. تنها راه مقابله ما انسان ها با تغییر دمای محیط، انتخاب و پوشیدن لباس مناسب بوده است.
یک پارچه جدید منحصر به فرد
دانشمندان دانشگاه مریلند آمریکا پارچه ابتکاری ساخته اند که می تواند به صورت خودکار میزان گرمای عبوری از بدن افراد را با توجه به شرایط آب و هوایی خارجی تنظیم کند. این پارچه از یک نخ حساس به حرارت مهندسی شده (الیاف پلیمری) ساخته شده است که رشته های آن به عنوان دروازه ای برای انتقال یا مسدود کردن گرما (یا تشعشعات مادون قرمز) عمل می کنند. این "دروازه" کاملاً هوشمندانه به روشی بسیار منحصر به فرد کار می کند. وقتی بیرون هوا گرم و مرطوب است، رشته های الیاف فشرده و الیاف فرو می ریزند که امکان باز شدن بافت پارچه را فراهم می کند. پس از باز شدن، پارچه خنک کننده را فعال می کند و اجازه می دهد گرمای تابش شده از بدن ما خارج شود. این باعث می‌شود احساس خنک‌تری داشته باشیم زیرا پارچه نور خورشید را نیز منعکس می‌کند. در مقابل، وقتی هوای بیرون نسبتاً خشک و سرد است، الیاف منبسط می‌شود و شکاف‌ها را می‌بندد یا کاهش می‌دهد تا از خروج گرما جلوگیری شود و فرد احساس گرما کند. بنابراین، پارچه به صورت پویا تابش مادون قرمز را در زمان واقعی بر اساس شرایط محیطی خارج می‌کند.
فناوری پشت آن است
تازگی پارچه به دلیل نخ پایه آن است که از دو نوع متضاد مصنوعی موجود در بازار ساخته شده است. مصالحالیاف سلولز آبدوست و تری استات آبگریز که آب را جذب یا دفع می کنند. رشته های الیاف با یک فلز رسانا – یک نانولوله کربنی سبک وزن مبتنی بر کربن – با فرآیندی مشابه رنگرزی محلول که معمولاً برای رنگرزی صنعتی الیاف مصنوعی استفاده می شود، پوشانده شده اند. به دلیل خواص دوگانه، فیبر زمانی که در معرض شرایط مرطوب مانند رطوبت قرار می گیرد، تاب می خورد. جفت الکترومغناطیسی بین نانولوله های کربنی در داخل پوشش اصلاح می شود که مانند یک کلید تنظیم کننده عمل می کند. بر اساس این تغییر در کوپلینگ الکترومغناطیسی هر بار، پارچه یا گرما را مسدود می کند یا به آن اجازه عبور می دهد. شخصی که پارچه را می پوشد این فعالیت اساسی را متوجه نمی شود زیرا پارچه این کار را بلافاصله در کمتر از یک دقیقه انجام می دهد. سطح ناراحتی حرارتی یک فرد را به تنهایی حس می کند و می تواند با تغییر سطح رطوبت زیر پوست، میزان گرمای تابش شده را تا 35 درصد تغییر دهد.
در یک آزمایش عملی، تیم یک نمونه 0.5 متر مربعی بافتند تا مقیاس پذیری را برای ساخت آینده نشان دهد. تغییر در فاصله فیبر در شرایط مرطوب و خشک در زمان واقعی با استفاده از میکروسکوپ فلورسانس کانفوکال و یک نمونه رنگ شده با فلورسنت از پارچه ثبت شد. برای تعیین کمیت عملکرد فیبر، آنها از یک طیف‌سنج IR تبدیل فوریه متصل به یک محفظه محیطی با رطوبت متغیر استفاده کردند. یک قطعه کوچک از پارچه آنها مشاهده کردند که پارچه می تواند 2 درصد تغییر نسبی در انتقال مادون قرمز داشته باشد. این پارچه می‌تواند در تمام آزمایش‌ها در کمتر از یک دقیقه از حالت سرمایش به گرمایش تبدیل شود.
آیا به عنوان لباس واقعی عملی است؟
پارچه جدیدی برای اولین بار ساخته شده است که به فرد کمک می کند تا زمانی که هوای بیرون خنک و خشک است گرم بماند و وقتی هوا گرم و مرطوب است خنک بماند. این واقعاً جذاب است! پارچه را می توان بافندگی یا رنگ آمیزی کرد و همچنین به روشی مشابه سایر لباس های ورزشی شست. احتمالاً تحقیقات بیشتری لازم است تا این پارچه کاربردی تر و برای استفاده روزمره مفیدتر شود. محققان امیدوارند در آینده نزدیک با یک واحد تولیدی برای تولید لباس های ساخته شده از این پارچه جدید همکاری کنند. این کشف در علم نوآورانه و امیدوار کننده است زیرا چنین پارچه ای می تواند برای ورزشکاران، ورزشکاران، نوزادان و افراد مسن با ایجاد راحتی و احساس لباس معمولی مفید باشد.
***
{شما می‌توانید مقاله پژوهشی اصلی را با کلیک بر روی پیوند DOI که در فهرست منابع ذکر شده در زیر آمده است بخوانید}
منبع (ها)
Zhang XA و همکاران 2019. دروازه دینامیکی تابش مادون قرمز در یک پارچه. علم. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
