Как это работает
Новый материал можно использовать в одежде, предназначенной для очень низких температур. Специализированные наночастицы, интегрированы в него, поглощают солнечный свет и превращают его в тепло. Но это еще не все, ведь ткань также имеет термочувствительные красители, встроенные в волокна. Они меняют цвет, позволяя пользователям визуально отслеживать температурные колебания, сообщает 24 Канал со ссылкой на статью в LiveScience.
Смотрите также Ученые объявили об открытии "белого графена", который может принести революцию в наши технологии
В течение многих лет ученые разрабатывали переносные обогреватели, которые помогают поддерживать комфортную температуру тела в холодной среде. Но они обычно полагаются на дорогие металлические компоненты и громоздкие нагревательные элементы, питающиеся от батареек.
Чтобы обойти эти проблемы, инженер-химик Юнинг Ли и его команда из Университета Ватерлоо в Канаде обратились к фототермическим полимерам, которые являются пластичными материалами, преобразующими свет в тепло. Наночастицы двух полимеров – полианилина (PANI) и полидопамина (PDA) – встраиваются в матрицу из волокон термопластичного полиуретана (PTU), материала, который широко используется для производства водонепроницаемой и спортивной одежды. Команда также добавила различные термочувствительные (термохромные) красители к смеси во время процесса прядения, создав серию волокон, которые меняли цвет при повышении температуры материала.
Эти новые волокна были легко вплетены в ткань, и команда связала крошечный свитер для игрушечного мишки, чтобы проверить свойства умного материала. Красный джемпер нагрелся до впечатляющих 30 градусов по Цельсию всего за 10 минут пребывания на солнце. С повышением температуры молекулы красного красителя меняли химическую структуру, вследствие чего становились белыми.
Интегрированные наночастицы очень эффективно поглощают солнечный свет в широком диапазоне длин волн. Когда солнечный свет попадает на эти наночастицы, они поглощают энергию и высвобождают ее в виде тепла с помощью процесса, который называется фототермическим преобразованием,
– говорят ученые.
Умная ткань имеет мягкую и эластичную текстуру, которая позволяет материалу растягиваться в пять раз больше, чем первоначальный размер, и сохранять свои свойства, меняющие цвет и температуру, даже после 25 раз стирки. "Мы придавали приоритет долговечности, гарантируя, что ткань сможет выдержать многократное использование и воздействие окружающей среды, сохраняя при этом свои инновационные свойства", – добавили разработчики.
Такие ткани можно было бы использовать в горном спасательном снаряжении, одежде полярников и даже в одежде для домашних животных. Команда уже работает над подготовкой материала к коммерческому производству, но они все еще должны провести дальнейшие испытания, прежде чем ткань сможет получить широкое применение.
Следующие шаги в этом исследовании будут сосредоточены на снижении производственных затрат, масштабировании процесса производства и обеспечении безопасности волокон для длительного контакта с кожей.