私たちの体の温度を調節できる、初めての温度に敏感な繊維が作られました。 熱 との交換 環境
私たちの体は吸収または喪失します 熱 赤外線の形で。室温では、心臓の転移の約 40 パーセントがこの方法で起こります。 人間 身体はラジエーターであり、さまざまな生地が赤外線を捕捉し、温度を調整することで私たちを暖かくまたは涼しく保つため、この調整を可能にする手段として衣服を使用します。科学者たちは、私たちの体を受動的に涼しく保つために、このエネルギーを閉じ込めるだけでなく放出することもできる生地の開発を長い間望んできました。しかし、繊維は外部環境で起こる変化に反応しません。 環境 したがって、冷却と加熱の両方を調節する能力はありません。私たち人間が環境の温度変化に対処する唯一の方法は、適切な衣服を選んで着ることでした。
新しいユニークなテキスタイル
米国メリーランド大学の科学者は、外部の気象条件に応じて人の体を通過する熱の量を「自動的に」調節できる革新的な生地を開発しました。この生地は特別に設計された感熱糸 (ポリマー繊維) で作られており、その糸が熱 (または赤外線) を伝達または遮断するための「ゲート」として機能します。この「ゲート」は、非常にユニークな方法で非常にインテリジェントに機能します。外側のとき 天気 高温多湿な環境では、繊維のストランドが圧縮され、繊維が崩壊し、生地の織りが開きやすくなります。生地が「開く」と、体から放射される熱を逃がして冷却を活性化します。繊維が太陽光を反射することで涼しく感じられ、逆に外気が乾燥していて寒い時には繊維が膨張したり閉じたり隙間を減らしたりして熱が逃げるのを防ぎ、暖かく感じます。そのため、ファブリックは外部環境条件に基づいてリアルタイムで赤外線放射を動的に制御します。
その背後にある技術
生地の目新しさは、XNUMXつの反対の種類の市販の合成繊維で構成されているベースヤーンによるものです 材料、親水性セルロースと疎水性トリアセテート繊維。水を吸収またははじきます。 繊維のストランドは、合成繊維の工業用染色に一般的に使用される溶液染色と同様のプロセスによって、導電性金属（カーボンベースの軽量カーボンナノチューブ）でコーティングされています。 二重の特性のため、湿気などの湿気のある条件にさらされると繊維が反ります。 コーティング内のカーボンナノチューブ間の電磁結合は、「調整スイッチ」のように機能するように変更されます。 毎回の電磁結合のこの変化に基づいて、ファブリックは熱を遮断するか、通過させます。 生地を身に着けている人は、生地が35分以内にこれを非常に瞬時に行うため、この根本的な活動に気づきません。 それは、それ自体で人の熱的不快感のレベルを感知し、皮膚の下の湿度のレベルが変化するにつれて、放射される熱の量をXNUMXパーセント変化させることができます。
実際の実験では、チームは0.5 m2の見本を編み、将来の製造に備えた拡張性を示しました。 共焦点蛍光顕微鏡と蛍光染色された生地の見本を使用して、湿度が高く乾燥した状態での繊維間隔の変化をリアルタイムでキャプチャしました。繊維の性能を定量化するために、湿度が変化する環境チャンバーに取り付けられたフーリエ変換IR分光計を使用しました。生地の小さな見本。 彼らは、ファブリックが赤外線透過率の35％の相対変化を達成できることを観察しました。 ファブリックは、すべての実験でXNUMX分以内に冷却モードから加熱モードに効率的に切り替えることができました。
本物の服として実用的ですか？
外の天候が涼しくて乾燥しているときは人を暖かく保ち、暑くて湿度が高いときは涼しくするのに役立つ新しい生地が初めて作成されました。 これは確かに魅力的です！ 生地は編み物や染色が可能で、他のスポーツウェアと同様の方法で洗濯することもできます。 この生地をより実用的で日常的な使用に役立てるためには、さらに研究が必要になるでしょう。 研究者たちは、近い将来、製造部門と協力して、この斬新な生地で作られた衣類を製造することを望んでいます。 この発見はで公開されました 科学 は革新的で有望です。そのような生地は、アスリート、スポーツマン、乳幼児、および高齢者に通常の衣服の快適さと感触を提供することで有益である可能性があります。
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ソース
Zhang XA et al2019。テキスタイルにおける赤外線の動的ゲーティング。 科学。 363（6427）。
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
