Naukowcy z kanadyjskiego Uniwersytetu Waterloo opracowali innowacyjną tkaninę, która może zwiększać swoją temperaturę nawet o 30 stopni Celsjusza w ciągu zaledwie 10 minut po wystawieniu na słońce. Jest to przełomowe rozwiązanie w dziedzinie odzieży ogrzewanej, które eliminuje konieczność stosowania baterii lub elementów grzewczych z metalu czy ceramiki. Dzięki zastosowaniu specjalnych nanocząsteczek, materiał nie tylko efektywnie absorbuje energię słoneczną, ale także zmienia kolor w zależności od temperatury, co umożliwia wizualną kontrolę ciepłoty tkaniny.

 

Jak to działa?

Nowoczesna tkanina zawiera nanocząsteczki polianiliny (PANI) i polidopaminy (PDA), osadzone w elastycznych włóknach z poliuretanu termoplastycznego (PTU). Materiał ten jest szeroko stosowany w odzieży sportowej i wodoodpornej, a w tym przypadku służy jako strukturalna baza dla inteligentnych właściwości tkaniny. W procesie produkcji dodano także termochromowe barwniki, które zmieniają kolor pod wpływem temperatury.

Inteligentna tkanina jest w stanie zmienić swój kolor, gdy nanocząsteczki osadzone we włóknach zostaną aktywowane przez światło słoneczne. Fot. – Uniwersytet Waterloo

Kiedy na powierzchnię tkaniny pada światło słoneczne, nanocząsteczki absorbują energię i zamieniają ją na ciepło, podnosząc temperaturę materiału. Im silniejsze nasłonecznienie, tym bardziej nagrzewa się tkanina, a barwniki stopniowo zmieniają kolor, informując o poziomie ciepła. Dzięki temu użytkownik może łatwo monitorować temperaturę swojego ubrania bez konieczności stosowania dodatkowych czujników.

Fototermiczna konwersja
Zjawisko polegające na zamianie światła w ciepło. Materiały fototermiczne pochłaniają promieniowanie słoneczne i zamieniają je na energię cieplną, co pozwala na pasywne ogrzewanie powierzchni.

Trwałość i elastyczność

Konstrukcja tkaniny sprawia, że materiał jest niezwykle wytrzymały. Można go rozciągać nawet do pięciokrotności jego pierwotnej długości, a po rozciągnięciu powraca do pierwotnego kształtu. Dodatkowo, według przeprowadzonych testów, nawet po 25 cyklach prania tkanina zachowuje swoje właściwości grzewcze oraz zdolność do zmiany koloru.

– Priorytetem dla nas była trwałość i funkcjonalność. Chcieliśmy stworzyć materiał, który będzie mógł być wykorzystywany przez długi czas, nawet w trudnych warunkach atmosferycznych – podkreśla dr Yuning Li, lider zespołu badawczego.

Proces mokrego przędzenia (wet-spinning)
Technika produkcji włókien, w której roztwór polimeru jest wyciskany przez dyszę do kąpieli koagulacyjnej, tworząc długie, ciągłe włókna. Pozwala to na wprowadzanie dodatkowych funkcjonalnych składników, takich jak nanocząsteczki.

Potencjalne zastosowania

Nowoczesna tkanina ma ogromny potencjał w różnych dziedzinach. Może być stosowana w odzieży zimowej, odzieży dla zwierząt oraz w sprzęcie ratowniczym. Dzięki zdolności do pasywnego ogrzewania, może pomóc osobom przebywającym w ekstremalnie zimnych warunkach bez konieczności korzystania z dodatkowych źródeł energii.

Obecnie zespół badawczy z Uniwersytetu Waterloo pracuje nad optymalizacją procesu produkcyjnego, aby obniżyć koszty i uczynić technologię bardziej dostępną. Poszukują także alternatyw dla polidopaminy, która jest kosztownym składnikiem opracowanej tkaniny.

 

Co dalej?

Choć inteligentna tkanina jest jeszcze na etapie badań, jej rozwój może zrewolucjonizować rynek odzieży termoaktywnej. Opracowanie tańszych metod produkcji i przeprowadzenie dalszych testów pozwoliłoby na jej masowe wdrożenie, otwierając nowe możliwości w projektowaniu odzieży na zimne klimaty.

Wraz z postępem badań i rozwojem tej technologii, możemy spodziewać się coraz szerszego zastosowania tkanin, które aktywnie wspomagają regulację temperatury ciała, oferując wygodę i oszczędność energii w codziennym użytkowaniu.

źródła: technologynetworks.com, livescience.com, uwaterloo.ca