Текстильные ткани с интеллектуальным контролем температуры можно разделить на три категории:
1) теплоизоляционные ткани;
2) охлаждающие ткани;
3) текстильные ткани с автоматическим контролем температуры.
В теплоизоляционных тканях используются волокна, которые собирают либо тепло солнечного света, либо излучение в инфракрасном диапазоне. В первом случае для достижения эффекта сохранения тепла ткань действует, как аккумулятор, передавая накопленное тепло солнечного света человеческому телу.
Во втором случае материал, использующий излучение в дальней инфракрасной области спектра, активируется теплом человеческого тела и выделяет определенный вид энергии, который теперь уже поглощается клетками человека (то есть ему становится тепло): усиливается клеточная активность, улучшается кровообращение и повышается скорость метаболизма.
К охлаждающим тканям в основном относятся:
ткани, охлаждающие за счет испарения влаги;
При производстве первых используются различные способы:
- объединение гидрофобных и гидрофильных синтетических волокон без использования дополнительных химических пропиток, то есть такая ткань не только быстро выводит влагу (пот) с тела наружу, но и оставляет часть выводимой влаги в своих волокнах без создания ощущения мокрой одежды. Отведённый и остывший пот и создаёт охлаждение (Polartec® Delta™);
- охлаждающий эффект происходит за счёт испарения жидкости (воды). Одежду необходимо предварительно опустить в воду и хорошо отжать. Поверхность протирается насухо, а жидкость остаётся внутри. Затем в течение многих часов вода (поглощённая внутренним слоем одежды) будет постепенно испаряться.
В 2021 году из печально известного Уханя (Китай) пришла хорошая новость: в университете Хуачжун учёный Гуанмин Тао и его коллеги создали ткань, которую они назвали «Метафабрика».
В её состав входят микро-бусины и волокна оксида титана и тефлона, а также использована полимолочная кислота. И всё это встроено в более крупные волокна. Эффект охлаждения достигается за счёт того, что новая ткань, в отличие от обычной, легко пропускает через себя тепло, выделяемое человеческим телом. А ещё суперткань отражает солнечные лучи, что не позволяет ей нагреваться.
Гуанмин Тао сообщил, что производить новый материал можно, используя 3D-печать, что положительно скажется на цене новинки. Однако, в продаже она появится не ранее лета 2022 года.
Теплоотводящие ткани еще на стадии производства волокна смешаны с металлическим порошковым покрытием, так что тепло, излучаемое человеческим телом, может быстро рассеиваться во внешний мир через металлический порошок с высокой теплопроводностью, такой как Fe (железо), Cu (медь), Al (алюминий), Zn (цинк).
Автоматическая регулировка температуры текстильных тканей позволяет регулировать температуру в обоих направлениях. Как правило, это комбинация технологии фазового перехода и технологии производства волокна. Тепловая энергия поглощается или отдается в зависимости от повышения и понижения температуры окружающей среды.
Применение интеллектуального тканевого текстиля с контролем температуры.
Ткани с интеллектуальным контролем температуры могут использоваться для изготовления гражданской одежды (охлаждающие жилеты, спортивная одежда, лыжные костюмы и т.д.), профессиональной одежды (скафандры, пожарные, водолазные и т.д .), в медицинских целях (например, для защиты ран могут быть изготовлены повязки постоянной температуры), в автомобилестроении (для изготовления сидений и крыш, чехлов и т.д.).
Конечно, нужно отметить, что появление на рынке в массовом сегменте большинства тканей с вышеперечисленными свойствами это дело не одного года. Многие из них существуют только в виде прототипов или разработок с баснословной стоимостью, но это только пока. Ведь какие-то 20 лет назад и мембранные ткани или материал softshell были недоступными для заказа новинками. А сейчас это стандартный ассортимент, который всегда есть на складе компании OLDOS.
Мы всегда следим за мировыми новинками и готовы проработать для вас новые материалы «под заказ».
Читайте также: Летние сумочки из ткани своими
Спасающая от жары одежда появится в продаже в 2022 году
Лето 2021 года показало всей России, насколько жарко может быть на улице. Во многих крупных городах установилась рекордная температура свыше 33 градусов Цельсия. Чтобы спастись от летнего зноя и духоты многие люди ходили на пляжи и другие места, что во время пандемии коронавируса было крайне рискованным решением. Но в будущем проблема жары может быть решена, потому что китайские ученые разработали ткань, которая способна охлаждать человеческое тело. По их словам, их изобретением уже заинтересовались некоторые производители одежды и спасающие от жары футболки и костюмы должны появиться в продаже уже в 2022 году. В рамках данной статьи предлагаю выяснить, из чего именно состоит чудо-ткань и насколько она эффективна в летнее время. Помимо одежды, из нее можно изготавливать чехлы для автомобилей — владельцы не будут обжигаться о раскаленные под солнечным светом сиденья. Но давайте обо всем по порядку.
Уже в 2022 году проблема жары будет частично решена
Интересный факт: в июне Москва побила рекорд жары, установленный в 1948 году. Этим летом столбики термометров поднялись выше 33,8 градусов. А в Питере был побит рекорд 1917 года — в июне воздух нагрелся до 33,5 градусов.
Охлаждающая ткань для одежды
О новом изобретении китайских ученых было рассказано в научном журнале Science. Сотрудники одного из университетов Уханя (того самого) назвали новую ткань для летней одежды «метафабрией». В крупные волока обыкновенной ткани они вставили микроскопические частицы оксида титана, тефлона и полимолочной кислоты. Принцип их взаимодействия очень сложен, поэтому давайте говорить по-простому. Оксид титана и тефлон нужны для того, чтобы отражать от человеческого тела видимый и ультрафиолетовый свет. А волокна с полимолочной кислоты излучают инфракрасное излучение. По словам руководителя проекта Гуанмина Тао (Guangming Tao), такая структура максимизирует рассеивание тепла. При ношении одежды из метафабрии тело человека будет меньше нагреваться под солнцем.
Некоторые производители одежды уже заинтересованы в новом материале
Лучшая одежда для жаркого лета
Чтобы доказать эффективность созданной ими ткани, ученые сшили из материала жилет и надели на добровольца. Вторая половина жилета была сделана из обычного хлопка. Человек находился на солнце в течение часа и после этого исследователи просканировали его тело под тепловизором — устройством для наблюдения за распределением температуры по разным поверхностям. Температура тела под метафабрией выросла примерно с 31 градуса до 32 градуса Цельсия. А вот температура тела под хлопковым покрытием через час составляла целых 37 градусов. В том, что новый материал эффективен для изготовления одежды, сомнений не осталось.
Тело под хлопком слева (горячее) и под новым материалом справа (холодное)
После этого ученые решили провести другой эксперимент. В нем участвовали три автомобиля: первый был покрыт метафабрией, второй покрыли купленным в магазине чехлом, а третий просто остался стоять на солнце безо всякой защиты. За два часа температура в салоне первого автомобиля поднялась до 30 градусов Цельсия. Второй автомобиль нагрелся до 57 градусов, а третий — до целых 60 градусов Цельсия. В конечном итоге получается, что из нового материала можно шить даже чехлы для автомобилей. Больше никаких обжигающих сидений и головокружительной духоты!
Из нового материала получатся отличные чехлы для автомобилей
Исследователи отметили, что ткань эффективнее всего при прямом контакте с телом человека. Поэтому одежду из нее лучше носить на голое тело — если внутри есть хотя бы футболка, человеку будет жарко. Также материал лучше работает в тени, но так охлаждение будет заметно меньше. Ткань можно красить в разные цвета, то есть на нем можно печатать разные рисунки — дизайнером явно будет где разгуляться. Но лучше всего большую часть площади материала оставлять белым, потому что черный цвет сам по себе притягивает тепло.
Читайте также: Как покрасить ткань дубовой корой
Одежда будущего без электроники
Исследователи отметили, что их разработкой уже заинтересовались производители одежды. Они надеются, что первые модели футболок и спортивных костюмов из метафабрии появятся уже в 2022 году. К сожалению, они не раскрыли названия своих потенциальных партнеров. Но было бы интересно увидеть охлаждающую одежду от Adidas, Nike, Reebok и других известных фирм. Такие новинки явно бы привлекли внимание любителей спорта — можно было бы бегать выполнять физические упражнения, не изнывая при этом от жары. Но лично мне кажется, что в первую очередь материалом заинтересовались производители спецодежды для работников, которые много времени проводят на открытом воздухе.
Если вам интересны новости науки и техники, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете статьи, которые не были опубликованы на сайте!
Под конец отмечу, что это далеко не первая попытка ученых разработать охлаждающую одежду. В 2018 году мы рассказывали про фирму Fast Company, которая разработала куртку из графена. В жаркую погоду она рассеивает тепло и охлаждает тело, а в холодную — согревает. Почитать об этом изобретении подробнее можно тут.
Изобретена ткань, охлаждающая тело не хуже кондиционера
Одежда из такого материала почти не задерживает тепло человеческого тела и позволяет находиться в жарких помещениях без кондиционера. А 3D-печать делает эту ткань гораздо дешевле и эффективнее натуральных аналогов, пишет Phys Org.
Читайте «Хайтек» в
Ученые Мэрилендского университета разработали текстиль с терморегуляцией, которая на 55% лучше, чем у хлопка. Новый материал обладает охлаждающим эффектом, и его можно напечатать на 3D-принтере. Одежда из такой ткани позволяет людям комфортно себя чувствовать даже в очень жаркую погоду и экономить на кондиционерах. Исследование опубликовано в журнале ACS Nano.
Материал сделан из нановолоконного композита, состоящего из нитрида бора и поливинилового спирта. 3D-печать позволила выровнять нановолокна и превратить их в однородное полотно. Ткань получилась очень прочная, с очевидным охлаждающим эффектом. В отличие от обычных материалов, она не задерживает тепло человеческого тела в своих нитях, превращая одежду в «тепловую ловушку». Вместо этого материал выводит тепло наружу, и делает это в два раза эффективнее, чем хлопок.
Эксперименты по созданию охлаждающей ткани ставят уже не первый год. Стартап Atacama получил грант на разработку материала на основе микрогидродинамики, который способен отводить влагу, всегда оставаясь практически сухим. Это помогает телу не перегреваться, но проблема в том, что работает такой способ только при высоких температурах. Есть технологии с применением дорогостоящих охлаждающих материалов, но они очень энергозатратны. Поэтому ведущий автор исследования Ху Лянбин полагает, что созданный его командой недорогой и эффективный материал сможет стать лидером на этом рынке.
«Мы приближаемся к концу автомобильной эры»
Исследователи вооруженных сил США, напротив, работают над созданием теплогенерирующей ткани, чтобы тяжелая и громоздкая зимняя форма не мешала солдатам. Они используют покрытие из тонких серебряных нанопроволок на обычных материалах, таких как хлопок или полиэстер, как способ удерживать тепло при сильном холоде. Покрытие делает ткань проводящей, и если добавить всего несколько вольт электричества, ткань может вырабатывать значительное количество тепла.
Читайте также: Ткань рисунок под дерево
Инженеры создали ткань для охлаждающей одежды
Создание нового материала из нанопористого полиэтилена проходило в три этапа: сначала исследователи изготовили сам полиэтилен, затем покрыли его гидрофобным агентом и наконец зажали между двумя его слоями волокна хлопка
L.A. Cicero et al / Stanford University
Инженеры из Стэнфордского университета создали новую полусинтетическую ткань на основе нанопористого полиэтилена, которая лучше рассеивает тепло человеческого тела по сравнению с натуральными и другими синтетическими материалами и способна оказывать охлаждающий эффект. Работа ученых, описывающая новую ткань, опубликована в журнале Science.
На современном рынке широко распространен текстиль, который умеет эффективно сохранять тепло и используется, например, для производства термобелья с высокими теплосберегающими и влагопроводными свойствами. Однако материалов с противоположными характеристиками существует гораздо меньше, Между тем, полагают ученые из Стэнфорда, «охлаждающие» ткани могли бы стать основой для одежды, востребованной в условиях жаркого климата. Повсеместное внедрение такой одежды, в частности, позволило бы сэкономить на кондиционировании воздуха внутри помещений, пишут авторы работы.
Новый материал представляет собой полиэтилен, который пронизан связанными между собой порами диаметром от 50 до 1000 нанометров. Их размер сопоставим с длиной волны видимого света (400–780 нанометров), благодаря чему последний сильно рассеивается на них и материал становится для него непрозрачным. В то же время тепло человеческого тела соответствует инфракрасному излучению с гораздо большей длиной волны (
9,5 микрометра). Отверстия в нанопористом полиэтилене «незаметны» для него, поэтому материал способен пропускать более 90 процентов тепла, исходящего от человеческого тела. Таким образом, материал блокирует часть тепла, которая поступает в виде энергии оптического излучения, и охлаждает кожу, пропуская исходящее от нее инфракрасное тепловое излучение.
Другое важное преимущество нанопористого полиэтилена заключается в том, что поры не препятствуют циркуляции воздуха и прохождению молекул воды. Это позволит изготовленной из него одежде пропускать пот, выделяемый человеком, что в свою очередь будет способствовать дополнительному охлаждению его тела. Для усиления эффекта исследователи покрыли материал гидрофобным полидопамином, который способствует выталкиванию пота. Чтобы сделать свое изобретение более похожим на ткань и пригодным для ношения, исследователи поместили между двумя слоями нанопористого полиэтилена волокна хлопка, скрепив слои точечной сваркой.
В ходе эксперимента с участием устройства, имитирующего теплоотдачу кожи человека, оказалось, что нанопористый полиэтилен повышает температуру «кожи» всего на 0,8 градуса Цельсия, тогда как обычная хлопчатобумажная ткань — на 3,5 градуса, а Тайвек, нетканый синтетический материал из плотных полиэтиленовых нитей, — на 2,9 градуса. По словам ученых, подобная разница температур соответствует самоощущению человека от пребывания в кондиционируемом и некондиционируемом помещении соответственно.
Исследователи из Стэнфорда полагают, что их изобретение может лечь в основу нового типа охлаждающей одежды. Преимуществом новой ткани они называют его дешевизну и доступность, так как нанопористый полиэтилен сегодня используется в литий-ионных аккумуляторах в качестве изолятора между анодом и катодом. В будущем инженеры планируют изучить, как будет вести себя материал после нескольких стирок и воздействия ультрафиолета.
Над улучшением функциональных возможностей одежды работают и другие ученые. Так, в конце прошлого года сотрудники Университета Вуллонгонга в Австралии разработали ткань для «умной одежды», способной распознавать широкий спектр движений человеческого тела. Для создания текстиля, который был бы одновременно гибким, растяжимым, чувствительным и стабильным, исследователи использовали сложный электропроводящий полимер PEDOT:PSS. Созданная на его основе «умная одежда», по мнению авторов, может применяться для спортивных тренировок и в медицине, также технологию можно использовать для изготовления «умных» ремней безопасности в автомобилях.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом