کاربرد تکنولوژی در تولید پارچه‌های عایق
این پارچه جدید را دانشمندان YuHuang Wang و Ouyang Min در دانشگاه مریلند کشف كرده‌اند که اولین پارچه‌ای است به‌طور اتوماتیک خواص را تغییر مي‌دهد تا بسته به شرایط گرما را از بین ببرد یا ایجاد کند.
باوجود دهه‌ها نوآوری در پارچه‌هایی با ویژگی‌های حرارتی با تکنولوژی بالا که دونده‌های ماراتن را خنک یا کوهنوردان را گرم نگه مي‌دارد، هیچ‌وقت ماده‌ای وجود نداشت که خواص عایق‌بندی خود را در پاسخ به محیط‌زیست تغییر مي‌دهد.
محققان دانشگاه مریلند یک‌پارچه درست کرده‌اند که مي‌تواند به‌طور خودکار میزان گرما را تنظيم كند که از طریق آن عبور مي‌کند. وقتی هوا گرم و مرطوب باشد مانند زمانی که نزدیک یک بدن عرق کرده قرار مي‌گیرد، پارچه اجازه مي‌دهد تابش مادون قرمز (گرما) از آن عبور کند. هنگامی که شرایط خنک‌تر و خشک‌تر مي‌شود، پارچه گرما را از بین مي‌برد. این اختراع در هشتم فوریه 2019 در مجله Science منتشر شد.
پژوهشگران این پارچه را از الیاف مهندسی شده خاصی با یک فلز رسانا ساخته‌اند. در شرایط گرم و مرطوب، رشته‌های نخ جمع شده و این پوشش را فعال مي‌کند که باعث تغییر ساختار پارچه با تابش مادون قرمز مي‌شود. آن‌ها این عمل را «قطع متناوب» مي‌نامند که به‌عنوان یک پرده قابل تنظیم برای انتقال یا انسداد گرما عمل مي‌کند.
YuHuang Wang، استاد شیمی و بیوشیمی در UMD و یکی از نویسندگان مربوط به این مقاله که مطالعات را انجام داده است، گفت: «این اولین فناوري است که به ما اجازه مي‌دهد که به صورت پویا از اشعه مادون قرمز عبور کنیم.»
الیاف پایه برای این پارچه جدید از دو نوع ماده ترکیبی مختلف ساخته شده است که یکی آب را جذب مي‌کند و دیگری آن را دفع مي‌کند. این رشته‌ها با نانولوله‌های کربنی، نوع ویژه‌ای از فلز سبک هدایت شده بر پایه کربن، پوشش داده شده‌اند. از آن‌جا که مواد در این رشته‌ها هم در مقابل آب مقاومت مي‌کنند و هم آن را جذب مي‌کنند، وقتی در برابر رطوبتی مانند عرق بدن قرار بگیرند، پیچ مي‌خورند. این پیچ خوردگی رشته‌های نخ را به هم نزدیک مي‌کند که دو چیز را مي‌سازد. اول، منافذ در پارچه را باز مي‌کند. این یک اثر خنک‌کننده کوچک است، زیرا اجازه مي‌دهد تا گرما فرار کند. دوم و مهم‌تر از همه، الکترومغناطیسی اتصال بین نانولوله‌های کربنی در پوشش را تعدیل مي‌کند.
Wang اظهار مي‌دارد: «شما مي‌توانيد این تاثیر اتصالی را به‌صورت خم شدن یک آنتن رادیویی برای تغییر طول موج یا فرکانسی که آن را قوی مي‌کند، تصور کنید. این یک روش بسیار ساده برای فکر کردن به آن است اما تصور کنید که دو آنتن را نزدیک به هم قرار دادید که تنظیم نوع موج الکترومغناطیسی آن‌ها را انتخاب کنید. هنگامی که رشته‌ها به یکدیگر نزدیک‌تر مي‌شوند، تابش آن‌ها با تغییرات تعامل دارند. در پوشاک، به اين معناست که این پارچه با گرمای تابشی از بدن انسان تعامل دارد.»
بسته به تنظیم، پارچه یا اشعه مادون قرمز را مسدود مي‌کند یا اجازه مي‌دهد تا از آن عبور کند. واکنش تقریبا فوری است، پس قبل از این‌که افراد متوجه شوند گرم مي‌شوند، یا لباس ممکن است آن‌ها را خنک نگه دارد. در حالت عکس آن، همان‌طور که بدن خنک مي‌شود، مکانیسم جابه‌جایی پویا در جهت معکوس برای از بین بردن گرما عمل مي‌کند.
Min Ouyang، استاد فیزیک در UMD و از دیگر متخصصان مرتبط به این مقاله، ابراز داشت: «بدن انسان یک رادیاتور کامل است. به‌سرعت به آن گرما مي‌دهد. همیشه تنها راه برای تنظیم رادیاتور این است که لباس را روی آن بگذارید یا از روی آن بردارید. اما این پارچه یک تنظیم کننده دو طرفه واقعی است.»
طبق این مقاله علمی، این اولین محصول نساجی است که نشان داده قادر به تنظیم تبادل گرما با محیط‌زیست است.
Ray Baughman، استاد شیمی در دانشگاه تگزاس که در این پژوهش نقشی نداشته، بیان کرد: «این کار پیشگامانه ویژگی‌های قابل تعویض جدید هیجان‌انگیز را برای راحتی تنظیم لباس فراهم مي‌کند. پارچه‌هایی شناخته شده بودند که منافذ آن‌ها برای واکنش به عرق کردن یا بالا رفتن دما افزایش یافته و همچنین پارچه‌هایی که پرتو مادون قرمز همراه با درجه حرارت بدن را انتقال مي‌دهند. با این حال، هیچ‌کس تاکنون راهی برای تغییر شفافیت تخلخل و شفافیت مادون قرمز از پارچه نداشته است تا راحتی بیشتری را در پاسخ به شرایط محیطی فراهم کند. »
پیش از این‌که این پارچه‌ها را وارد بازار تجارت کنیم کار زیادی باید روی آن‌ها انجام گیرد اما طبق گفته پژوهشگران، مواد استفاده برای فیبر پایه به آسانی قابل دسترسی هستند و پوشش کربن را مي‌توان به راحتی در طول فرآیند رنگرزی استاندارد اضافه کرد.
Ouyang گفت: «این بسیار هیجان‌انگیز است که بتوان این پدیده قطع متناوب را برای کشف پارچه‌ای که توانایی بهبود کارکرد لباس و ديگر پارچه‌ها را دارد، اعمال کرد.»
