Слишком тепло в куртке, но слишком холодно без нее? Бренды спортивной одежды могут похвастаться терморегулирующими тканями, которые адаптируются к любому климату с легкими, но теплыми изделиями. Тем не менее, рассмотрите ткань, которую вы можете отрегулировать в соответствии с вашими конкретными температурными потребностями.
Вдохновленные динамическими свойствами изменения цвета кожи кальмара, исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне разработали метод производства терморегулирующего материала, который является воздухопроницаемым и моющимся и может быть интегрирован в гибкую ткань. Они опубликовали свое доказательство концепции для передовых биоинспирированных композитов в APL Bioengineering.
«Кожа кальмара сложная, состоит из множества слоев, которые работают вместе, чтобы манипулировать светом и изменять общую окраску и рисунок животного», — сказал автор Алон Городецкий. «Некоторые слои содержат органы, называемые хроматофорами, которые переходят из расширенного в сокращенное состояние (при мышечном действии), чтобы изменить то, как кожа пропускает и отражает видимый свет».
Вместо того, чтобы манипулировать видимым светом , команда разработала композитный материал , который работает в инфракрасном спектре. Когда люди нагреваются, они излучают часть своего тепла в виде невидимого инфракрасного излучения (так работают тепловые камеры). Одежда, которая манипулирует и адаптируется к этому излучению и оснащена терморегулирующими функциями, может точно подстраиваться под желаемую температуру носителя.
Материал состоит из полимера, покрытого медными островками, и его растяжение разделяет острова и изменяет то, как он пропускает и отражает инфракрасный свет. Это новшество создает возможность контролировать температуру одежды.
В предыдущей публикации в APL Bioengineering команда смоделировала адаптивные инфракрасные свойства своего композитного материала. Здесь они взяли за основу материал, чтобы повысить его функциональность, сделав его моющимся, дышащим и интегрированным в ткань.
Команда наложила тонкую пленку на композит, чтобы обеспечить легкую стирку без ухудшения свойств — практическое соображение для любой ткани. Чтобы сделать композитный материал воздухопроницаемым, команда перфорировала его, создав ряд отверстий. Полученный продукт продемонстрировал воздухо- и паропроницаемость, аналогичную хлопчатобумажным тканям. Затем команда приклеила материал к сетке, чтобы продемонстрировать простую интеграцию ткани.
Используя Фурье-преобразование инфракрасной спектроскопии, команда протестировала адаптивные инфракрасные свойства материала и использовала защищенную от пота горячую пластину для проверки динамических терморегулирующих свойств. Даже при одновременном наслаивании тонкой пленки, перфорации и интеграции ткани теплорегулирующие характеристики материалов не пострадали.
«Наш передовой композитный материал теперь открывает возможности для большинства носимых устройств, но может быть особенно полезен для одежды для холодной погоды, такой как лыжные куртки, термоноски, утепленные перчатки и зимние шапки», — сказал Городецкий.
Помимо возможных сфер применения ткани, производственный процесс, который команда использовала для ее разработки, также полон потенциала.
«Стратегии, используемые для придания нашим материалам воздухопроницаемости, способности к стирке и совместимости с тканями, могут быть применены к нескольким другим типам носимых систем, таким как моющаяся органическая электроника, растягивающийся электронный текстиль и трибоэлектрические материалы, собирающие энергию», — сказал Городецкий.