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.

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

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.

Автор: Кристина Уласович