Новый текстиль дарит тепло

Jul 22, 2023

АМХЕРСТ, Массачусетс — Три инженера из Массачусетского университета в Амхерсте изобрели ткань, которая завершает 80-летний поиск синтетического текстиля по образцу меха белого медведя.Результаты, опубликованныенедавно в журнале ACS Applied Materials and Interfaces уже разрабатываются коммерчески доступные продукты.

Белые медведи живут в самых суровых условиях на Земле, выдерживая арктические температуры до -50° по Фаренгейту. Хотя у медведей есть множество приспособлений, позволяющих им выжить при резком падении температуры, с 1940-х годов ученые сосредоточились на одном конкретном: их мехе. Как, спрашивает научное сообщество, мех белого медведя сохраняет тепло?

Обычно мы думаем, что способ согреться — это оградить себя от непогоды. Но есть и другой путь: одно из главных открытий последних нескольких десятилетий заключается в том, что многие полярные животные активно используют солнечный свет для поддержания своей температуры, и мех белого медведя является хорошо известным тому примером.

Ученым уже несколько десятилетий известно, что часть секрета медведей — их белый мех. Можно подумать, что черный мех лучше поглощает тепло, но оказывается, что мех белых медведей чрезвычайно эффективно передает солнечную радиацию коже медведей.

«Но мех — это только половина уравнения», — говорит старший автор статьи Триша Л. Эндрю, доцент кафедры химии и адъюнкт химического машиностроения Массачусетского университета в Амхерсте. «Другая половина — это черная кожа белых медведей».

Как объясняет Эндрю, мех белого медведя — это, по сути, натуральное оптоволокно, проводящее солнечный свет к коже медведя, которая поглощает свет, нагревая медведя. Но мех также исключительно хорош в предотвращении излучения нагретой кожей всего этого с таким трудом завоеванного тепла. Когда светит солнце, это похоже на толстое одеяло, которое нагревается само по себе, а затем удерживает это тепло рядом с вашей кожей.

Эндрю и ее команда разработали двухслойную ткань, верхний слой которой состоит из нитей, которые, как мех белого медведя, проводят видимый свет вниз к нижнему слою, сделанному из нейлона и покрытому темным материалом под названием PEDOT. ПЕДОТ, как и шкура белого медведя, эффективно согревает.

Фактически, настолько эффективно, что куртка из такого материала на 30 процентов легче, чем такая же куртка из хлопка, но при этом обеспечит вам комфорт при температуре на 10 градусов ниже, чем может выдержать хлопковая куртка, пока светит солнце или комната хорошо освещена.

«Отопление помещений потребляет огромное количество энергии, которая в основном добывается из ископаемого топлива», — говорит Уэсли Виола, ведущий автор статьи, который защитил докторскую диссертацию по химическому машиностроению в Массачусетском университете и сейчас работает в стартапе Эндрю, Soliyarn, LLC. «Хотя наш текстиль действительно сияет как верхняя одежда в солнечные дни, структура улавливания света и тепла работает достаточно эффективно, чтобы представить себе использование существующего внутреннего освещения для непосредственного нагрева тела. Сосредоточив энергетические ресурсы на «личном климате» вокруг тела, этот подход может помочь быть гораздо более устойчивым, чем статус-кво».

- Этот пресс-релиз был первоначально опубликован на веб-сайте Массачусетского университета в Амхерсте.