ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΑΥΞΗΣΕΙ ΤΙΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟ ΑΠΟ 30 ΒΑΘΜΟΥΣ ΚΕΛΣΙΟΥ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΜΟΛΙΣ 10 ΛΕΠΤΑ ΣΤΟΝ ΗΛΙΟ
Οι επιστήμονες έχουν εφεύρει ένα έξυπνο ύφασμα που μετατρέπει το φως σε θερμότητα και μπορεί να αυξήσει τις θερμοκρασίες κατά περισσότερο από 54 βαθμούς Φαρενάιτ (30 βαθμούς Κελσίου) μετά από μόλις 10 λεπτά στον ήλιο.
Το νέο υλικό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε ρούχα σχεδιασμένα για πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.
Εξειδικευμένα νανοσωματίδια που απορροφούν το ηλιακό φως και το μετατρέπουν σε θερμότητα ενσωματώνονται στο νέο υλικό, το οποίο περιγράφηκε στα τέλη του περασμένου έτους στο περιοδικό Advanced Composites and Hybrid Materials.
Ταυτόχρονα, οι βαφές που ανταποκρίνονται στη θερμοκρασία και ενσωματώνονται στις ίνες αλλάζουν αναστρέψιμα χρώμα, επιτρέποντας στους χρήστες να παρακολουθούν οπτικά τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας.
Διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος
Για χρόνια, οι επιστήμονες έχουν σχεδιάσει φορητές θερμάστρες για να βοηθήσουν στη διατήρηση μιας άνετης θερμοκρασίας σώματος σε κρύα περιβάλλοντα.
Τέτοια υφάσματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε εξοπλισμό ορεινής διάσωσης, ακόμη και σε ρούχα κατοικίδιων ζώων, αλλά τα υπάρχοντα σχέδια βασίζονται συνήθως σε ακριβά εξαρτήματα, όπως μεταλλικά νανοϋλικά ή δυσκίνητα θερμαντικά στοιχεία που λειτουργούν με μπαταρία.
Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, ο χημικός μηχανικός Yuning Li και η ομάδα του στο Πανεπιστήμιο του Waterloo στον Καναδά εξέτασαν τα φωτοθερμικά πολυμερή, τα οποία είναι πλαστικά υλικά που μετατρέπουν το φως σε θερμότητα.
Τα νανοσωματίδια των δύο πολυμερών - πολυανιλίνη (PANI) και πολυντοπαμίνη (PDA) - είναι ενσωματωμένα μέσα σε μια μήτρα θερμοπλαστικών ινών πολυουρεθάνης (PTU), ένα υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή αδιάβροχων ενδυμάτων και αθλητικών ενδυμάτων.
Η ομάδα ενσωμάτωσε επίσης διάφορες θερμοχρωμικές βαφές στο μείγμα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας νηματοποίησης, παράγοντας μια σειρά ινών που άλλαζαν χρώμα καθώς αυξανόταν η θερμοκρασία του υλικού.
Αυτές οι πρόσφατα περιστρεφόμενες ίνες υφάνθηκαν εύκολα σε ύφασμα και η ομάδα έπλεξε ένα μικροσκοπικό πουλόβερ για ένα αρκουδάκι για να δοκιμάσει τις ιδιότητες του έξυπνου υλικού.
Ο κόκκινος άλτης έφτασε στο εντυπωσιακό 128,3 F (53,5 C) μετά από μόλις 10 λεπτά έκθεσης στον ήλιο. Καθώς η θερμοκρασία ανέβηκε, τα μόρια της κόκκινης βαφής άλλαξαν χημική δομή, προκαλώντας τους να γίνουν λευκά.
"Τα ενσωματωμένα νανοσωματίδια είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά στην απορρόφηση του ηλιακού φωτός σε μια σειρά μηκών κύματος", δήλωσε ο Li στο Live Science σε ένα email.
«Όταν το φως του ήλιου χτυπά αυτά τα νανοσωματίδια, απορροφούν την ενέργεια και την απελευθερώνουν ως θερμότητα μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φωτοθερμική μετατροπή».
Το έξυπνο ύφασμα έχει απαλή και ελαστική υφή, η οποία επιτρέπει στο υλικό να τεντωθεί έως και πέντε φορές το αρχικό του μέγεθος και να διατηρήσει τις ιδιότητες αλλαγής χρώματος και θερμοκρασίας ακόμη και μετά από 25 πλύσεις, σύμφωνα με τη μελέτη.
«Δώσαμε προτεραιότητα στην ανθεκτικότητα, διασφαλίζοντας ότι το ύφασμα θα μπορούσε να αντέξει την επαναλαμβανόμενη χρήση και την περιβαλλοντική έκθεση, διατηρώντας παράλληλα τις καινοτόμες ιδιότητές του», δήλωσε ο Li.
Η ομάδα εργάζεται για να προετοιμάσει το υλικό για εμπορική κατασκευή, αλλά πρέπει ακόμα να κάνουν περαιτέρω δοκιμές πριν μπορέσει να αποκτήσει ευρεία χρήση.
"Τα επόμενα βήματα για αυτή την έρευνα επικεντρώνονται στη μείωση του κόστους παραγωγής, στην κλιμάκωση της διαδικασίας κατασκευής και στη διασφάλιση ότι οι ίνες είναι ασφαλείς για παρατεταμένη επαφή με το δέρμα", δήλωσε ο Li.
Για χρόνια, οι επιστήμονες έχουν σχεδιάσει φορητές θερμάστρες για να βοηθήσουν στη διατήρηση μιας άνετης θερμοκρασίας σώματος σε κρύα περιβάλλοντα.
Τέτοια υφάσματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε εξοπλισμό ορεινής διάσωσης, ακόμη και σε ρούχα κατοικίδιων ζώων, αλλά τα υπάρχοντα σχέδια βασίζονται συνήθως σε ακριβά εξαρτήματα, όπως μεταλλικά νανοϋλικά ή δυσκίνητα θερμαντικά στοιχεία που λειτουργούν με μπαταρία.
Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, ο χημικός μηχανικός Yuning Li και η ομάδα του στο Πανεπιστήμιο του Waterloo στον Καναδά εξέτασαν τα φωτοθερμικά πολυμερή, τα οποία είναι πλαστικά υλικά που μετατρέπουν το φως σε θερμότητα.
Τα νανοσωματίδια των δύο πολυμερών - πολυανιλίνη (PANI) και πολυντοπαμίνη (PDA) - είναι ενσωματωμένα μέσα σε μια μήτρα θερμοπλαστικών ινών πολυουρεθάνης (PTU), ένα υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως για την παραγωγή αδιάβροχων ενδυμάτων και αθλητικών ενδυμάτων.
Η ομάδα ενσωμάτωσε επίσης διάφορες θερμοχρωμικές βαφές στο μείγμα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας νηματοποίησης, παράγοντας μια σειρά ινών που άλλαζαν χρώμα καθώς αυξανόταν η θερμοκρασία του υλικού.
Αυτές οι πρόσφατα περιστρεφόμενες ίνες υφάνθηκαν εύκολα σε ύφασμα και η ομάδα έπλεξε ένα μικροσκοπικό πουλόβερ για ένα αρκουδάκι για να δοκιμάσει τις ιδιότητες του έξυπνου υλικού.
Ο κόκκινος άλτης έφτασε στο εντυπωσιακό 128,3 F (53,5 C) μετά από μόλις 10 λεπτά έκθεσης στον ήλιο. Καθώς η θερμοκρασία ανέβηκε, τα μόρια της κόκκινης βαφής άλλαξαν χημική δομή, προκαλώντας τους να γίνουν λευκά.
"Τα ενσωματωμένα νανοσωματίδια είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά στην απορρόφηση του ηλιακού φωτός σε μια σειρά μηκών κύματος", δήλωσε ο Li στο Live Science σε ένα email.
«Όταν το φως του ήλιου χτυπά αυτά τα νανοσωματίδια, απορροφούν την ενέργεια και την απελευθερώνουν ως θερμότητα μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φωτοθερμική μετατροπή».
Το έξυπνο ύφασμα έχει απαλή και ελαστική υφή, η οποία επιτρέπει στο υλικό να τεντωθεί έως και πέντε φορές το αρχικό του μέγεθος και να διατηρήσει τις ιδιότητες αλλαγής χρώματος και θερμοκρασίας ακόμη και μετά από 25 πλύσεις, σύμφωνα με τη μελέτη.
«Δώσαμε προτεραιότητα στην ανθεκτικότητα, διασφαλίζοντας ότι το ύφασμα θα μπορούσε να αντέξει την επαναλαμβανόμενη χρήση και την περιβαλλοντική έκθεση, διατηρώντας παράλληλα τις καινοτόμες ιδιότητές του», δήλωσε ο Li.
Η ομάδα εργάζεται για να προετοιμάσει το υλικό για εμπορική κατασκευή, αλλά πρέπει ακόμα να κάνουν περαιτέρω δοκιμές πριν μπορέσει να αποκτήσει ευρεία χρήση.
"Τα επόμενα βήματα για αυτή την έρευνα επικεντρώνονται στη μείωση του κόστους παραγωγής, στην κλιμάκωση της διαδικασίας κατασκευής και στη διασφάλιση ότι οι ίνες είναι ασφαλείς για παρατεταμένη επαφή με το δέρμα", δήλωσε ο Li.
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου
Οι απόψεις των διαχειριστών μπορεί να μην συμπίπτουν με τα άρθρα.
Ο καθένας έχει δικαίωμα να εκφράζει ελεύθερα τις απόψεις του.
Αυτό δεν σημαίνει ότι υιοθετούμε τις απόψεις αυτές.
Κακόβουλα σχόλια αφαιρούνται όπου εντοπίζονται.
Η ευθύνη των σχολίων βαρύνει νομικά τους σχολιαστές.
Η ταυτότητα των σχολιαστών είναι γνωστή μόνο στην Google.
Όποιος θίγεται μπορεί να επικοινωνεί στο email μας.
Ενδιαφέροντα σχόλια σε όλα τα μέσα μας μπορεί να γίνουν αναρτήσεις.
Περισσότερα στους όρους χρήσης.