Вчені Австралії створили революційну тканину з наноалмазами, яка знижує температуру тіла
Через настання глобального потепління фахівці шукають способи зробити життя людей комфортнішим. Один із таких напрямків – удосконалення індивідуального одягу.
Відведення тепла від тіла можна організовувати двома способами: активним і пасивним. Але активний передбачає громіздкі електричні пристрої для вентиляції або рідинного охолодження. Пасивний передбачає модифікацію тканини – наприклад, за допомогою нанопористого поліетилену. Однак із такою добавкою пов’язані інші проблеми: неприємні відчуття на тілі та його фарбування, складність у виготовленні та обмеження в дизайні.
Австралійські дослідники вирішили створити легку та зручну охолоджувальну тканину на основі наноструктур з хорошою теплопровідністю. Вчені вибрали наноалмази, тому що раніше вони показали ефективне відведення тепла на вовняній тканині, і змінили підхід створення композитного матеріалу. Робота про це опублікована в журналі Polymers for Advanced Technologies.
За основу вчені взяли 100%-ву бавовняну тканину, оскільки вона екологічна, комфортна і біосумісна. Наноалмази розміром приблизно 190 нанометрів змішували з розчином поліуретану, який виступав сполучною речовиною. Одержаний полімер наносили на один бік тканини електропрядінням – формуючи нановолокнисті структури. Такий спосіб, за словами дослідників, значно спрощує виробництво матеріалу.
Аналіз тепловіддачі оцінювали за допомогою інфрачервоної термографії: зразки поміщали на пластину, нагріту до 37 °C, і спостерігали протягом хвилини. Потім знімали, давали охолонути до кімнатної температури і знову поміщали на гарячу поверхню, але вже іншим боком.
З’ясувалося, що оброблені зразки нагрівалися з непокритого боку сильніше за контрольні – 34-34,5 °C проти 31,8-33,5 °C. Це пояснюється наявністю наноалмазного шару на зворотному боці. Різниця температур, як пояснили експериментатори, свідчить про те, що тканина швидко охолоджується, якщо сторона з покриттям розташована поруч зі шкірою.
Інший дослід показав схожий результат. Голу руку людини з температурою 29 °C покрили двома зразками тканини. Рука з контрольним матеріалом мала температуру 25,5 °C, а з наноалмазним – 26,9 °C. Автори зробили висновок, що нове покриття відводить тепло в атмосферу швидше, а охолодження самого матеріалу відбувається інтенсивніше, ніж у контрольного. Досліди на сонячному світлі показали ті самі результати.
Також дослідники перевіряли зносостійкість тканини з наноалмазами. Оброблений матеріал поглинав ультрафіолет у середньому на 8-12 % більше, ніж контрольний. Повітропроникність тканини з наноалмазним шаром була нижчою, але незначно, а ось воду вони вбирали набагато гірше: один зі зразків узагалі нічого не ввібрав, тому що шар поліуретану створив плівку, яка не дає змоги волозі проникнути через тканину. Краща стійкість до УФ-випромінювання в наноалмазних зразках робить їх привабливими УФ-захисними агентами, зазначили автори наукової роботи. Однак з точки зору комфорту носіння такої тканини може бути проблематичним.
“Всупереч поширеній думці, наноалмази – це не те саме, що діаманти, які прикрашають ювелірні вироби. Насправді, вони дешеві у виробництві – дешевші, ніж оксид графену та інші види вуглецевих матеріалів. Хоча вони мають структуру вуглецевої решітки, вони набагато менші за розміром. Також їх легко виготовити за допомогою детонації або з відходів”, – пояснила співавторка дослідження Шаді Хоушіар.
