Често, когато търсят отговори на човешки проблеми, учените се обръщат към животни, които вече са разработили свои собствени решения. Така че, когато дойде време да се разработи тъкан, улавяща топлината, екип от изследователи погледна към полярните мечки, чиито външни слоеве им позволяват да издържат на температури до -50 °F (-46 °C). Те откриха, че тайната е свързана с връзката между уникалната козина на полярните мечки и черната кожа, която се намира под нея.
Животните постоянно вдъхновяват хората да се опитват да имитират някои от техните качества, докато учените се стремят да разработват нови продукти и технологии чрез клон на науката, известен като биомимикрия. Това е особено вярно в света на текстилното развитие, където сме виждали топлозадържащи материали, вдъхновени от калмари, възможен заместител на кевлар, вдъхновен от мекотели; охлаждащ материал на основата на камилска кожа; и още много.
Докато полярните мечки винаги са били логично място за търсене на начини за създаване на супер топли тъкани, изследователи от Университета на Масачузетс Амхърст казват, че са първите от 80 години, създали изкуствен материал, който напълно имитира начина, по който зверовете оцеляват в Арктика температури.
Като част от изследването, което доведе до производството на материала, изследователският екип откри, че полярните мечки имат двоен метод за грабване и задържане на топлина от слънчевата светлина. Космите, които съставляват козината им (която може да изглежда бяла, но всъщност е полупрозрачна), действат като вид система за доставяне на оптична фибра, която насочва топлината към кожата, която лежи отдолу. Тъй като кожата на полярната мечка е черна, тя може лесно да абсорбира топлината. След като кожата се затопли, козината на мечките действа като изолиращ слой, задържайки топлината срещу телата им.
Две предишни проучвания показват, че козината на полярната мечка е особено добра за запазване на топлината поради две причини. Първо, отделните косми, които го съставят, са кухи и следователно не са добри топлопроводници, и второ, космите са добри в обратното разсейване на топлинната енергия, вместо да я оставят да отскача към околната атмосфера.
За новата тъкан, вдъхновена от полярна мечка, изследователите създадоха основен слой, съставен от найлон, покрит с тъмен полимер, известен като ПЕДОТ. Това покритие е добре известно със своята способност за запазване на топлината и е използвано в интелигентни тухли, по-добри батерии, подобрени електроди за наблюдение на мозъка и аерогел за пречистване на вода, за да назовем само някои от неговите приложения.
Върху слоя PEDOT учените добавиха прозрачни полипропиленови нишки, които могат да изтеглят видимата светлина надолу, за да я нагреят. Тестовете разкриха, че новият материал, който вече се разработва за търговска употреба от умна текстилна компания Soliyarn, беше по-лек и по-добре задържа топлината от памука. Всъщност яке, направено от новия материал, ще бъде с 30% по-леко в сравнение с памука и ще поддържа комфорта на носещите го при температури, които са с 10 °C (18 °F) по-ниски, при условие че е достатъчно светло в околностите.
Интересното е, че изследователите казват, че вярват, че материалът може да бъде ефективен при затопляне на носещите го чрез всеки източник на ярка светлина – не само слънчева светлина. Разработването на облекло, което би могло да работи по този начин, може да промени количеството енергия, което хората ще трябва да използват, за да останат топли на закрито, когато температурите станат хладни.
„Отоплението на помещенията консумира огромни количества енергия, която е предимно от изкопаеми горива“, каза Уесли Виола, водещ автор на изследването. „Докато нашият текстил наистина блести като връхна дреха в слънчеви дни, структурата за улавяне на светлина и топлина работи достатъчно ефективно, за да си представим използването на съществуващо вътрешно осветление за директно загряване на тялото. Чрез фокусиране на енергийните ресурси върху „личния климат“ около тялото, този подход може да бъде много по-устойчиво от статуквото.”
Изследването е публикувано в списанието Интерфейси за приложни материали на ACS.
източник: Университет на Масачузетс Амхърст
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
