Новая ткань может нагреваться почти на 50 градусов, чтобы согреть людей в ультрахолодную погоду

Новая умная ткань преобразует свет в тепло и может повысить температуру более чем на 54 градуса по Фаренгейту (30 градусов по Цельсию) всего за 10 минут пребывания на солнце.

Ученые изобрели умную ткань, которая преобразует свет в тепло и может повысить температуру более чем на 54 градуса по Фаренгейту (30 градусов по Цельсию) всего за 10 минут пребывания на солнце. Новый материал может быть использован в одежде, предназначенной для очень низких температур.

Специализированные наночастицы, которые поглощают солнечный свет и преобразуют его в тепло, встроены в новый материал, который был описан в конце прошлого года в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials. В то же время термочувствительные красители, включенные в волокна, обратимо меняют цвет, позволяя пользователям визуально контролировать колебания температуры.

Поддержание температуры тела

В течение многих лет ученые разрабатывали носимые обогреватели, помогающие поддерживать комфортную температуру тела в холодных условиях. Такие ткани можно использовать в горном спасательном снаряжении и даже в одежде домашних животных, но существующие конструкции обычно основаны на дорогих компонентах, таких как металлические наноматериалы или громоздкие нагревательные элементы с питанием от аккумуляторов.

Чтобы обойти эти проблемы, инженер-химик Юнин Ли и его команда из Университета Ватерлоо в Канаде обратились к фототермическим полимерам, которые представляют собой похожие на пластик материалы, преобразующие свет в тепло.

Наночастицы двух полимеров — полианилина (PANI) и полидофамина (PDA) — встроены в матрицу волокон термопластичного полиуретана (PTU), материала, широко используемого для производства водонепроницаемой одежды и спортивной одежды. Команда также включила в смесь различные термочувствительные (термохромные) красители в процессе прядения, производя серию волокон, которые меняли цвет по мере повышения температуры материала.

Эти недавно сплетенные волокна были легко вплетены в ткань, и команда связала крошечный свитер для плюшевого мишки, чтобы проверить свойства этого умного материала. Красный джемпер достиг впечатляющих 128,3 F (53,5 C) всего за 10 минут пребывания на солнце. По мере повышения температуры молекулы красного красителя меняли химическую структуру, в результате чего они становились белыми.

«Включенные наночастицы очень эффективны в поглощении солнечного света в диапазоне длин волн», — сказал Ли в электронном письме Live Science. «Когда солнечный свет попадает на эти наночастицы, они поглощают энергию и высвобождают ее в виде тепла в процессе, называемом фототермическим преобразованием».

Согласно исследованию, умная ткань имеет мягкую и эластичную текстуру, которая позволяет материалу растягиваться в пять раз по сравнению с первоначальным размером и сохранять свои свойства по изменению цвета и температуры даже после 25 стирок. «Мы отдали приоритет долговечности, гарантируя, что ткань может выдержать многократное использование и воздействие окружающей среды, сохраняя при этом свои инновационные свойства», — сказал Ли.

Команда работает над подготовкой материала к коммерческому производству, но им все еще предстоит провести дальнейшие испытания, прежде чем он сможет получить широкое применение.

«Следующие шаги в этом исследовании сосредоточены на снижении производственных затрат, расширении процесса изготовления и обеспечении безопасности волокон для длительного контакта с кожей», — сказал Ли.