Naukowcy z Australii stworzyli rewolucyjną tkaninę z nanodiamentami, która obniża temperaturę ciała
Ze względu na globalne ocieplenie, eksperci szukają sposobów, aby uczynić życie ludzi bardziej komfortowym. Jednym z tych obszarów jest poprawa odzieży indywidualnej.
Usuwanie ciepła z ciała może być zorganizowane na dwa sposoby: aktywny i pasywny. Aktywność wiąże się jednak z nieporęcznymi urządzeniami elektrycznymi do wentylacji lub chłodzenia cieczą. Pasywna polega na modyfikacji tkaniny, na przykład za pomocą nanoporowatego polietylenu. Istnieją jednak inne problemy związane z tym suplementem: nieprzyjemne odczucia na ciele i jego zabarwienie, trudności w produkcji i ograniczenia projektowe.
Australijscy naukowcy postanowili stworzyć lekką i wygodną tkaninę chłodzącą opartą na nanostrukturach o dobrej przewodności cieplnej. Naukowcy wybrali nanodiamenty, ponieważ wcześniej wykazały one skuteczne rozpraszanie ciepła na tkaninie wełnianej i zmieniły podejście do tworzenia materiału kompozytowego. Artykuł został opublikowany w czasopiśmie Polymers for Advanced Technologies.
Naukowcy wykorzystali 100% bawełny jako podstawę, ponieważ jest ona przyjazna dla środowiska, wygodna i biokompatybilna. Nanodiamenty, mierzące około 190 nanometrów, zostały zmieszane z roztworem poliuretanu, który działał jako spoiwo. Powstały polimer został naniesiony na jedną stronę tkaniny metodą elektroprzędzenia, tworząc struktury nanowłókien. Według naukowców metoda ta znacznie upraszcza produkcję materiału.
Analiza wymiany ciepła została oceniona za pomocą termografii w podczerwieni: próbki zostały umieszczone na płytce podgrzanej do 37 °C i obserwowane przez jedną minutę. Następnie wyjęto je, pozostawiono do ostygnięcia do temperatury pokojowej i ponownie umieszczono na gorącej powierzchni, ale po drugiej stronie.
Okazało się, że próbki poddane obróbce nagrzewały się po stronie niepowlekanej bardziej niż próbki kontrolne – 34-34,5 °C w porównaniu do 31,8-33,5 °C. Wynika to z obecności warstwy nanodiamentu na odwrotnej stronie. Różnica temperatur, jak wyjaśnili eksperymentatorzy, wskazuje, że tkanina szybko się ochładza, jeśli powlekana strona znajduje się obok skóry.
Inny eksperyment wykazał podobny wynik. Goła ludzka dłoń o temperaturze 29°C została pokryta dwiema próbkami tkanki. Dłoń z materiałem kontrolnym miała temperaturę 25,5 °C, a dłoń z nanodiamentem miała temperaturę 26,9 °C. Autorzy doszli do wniosku, że nowa powłoka szybciej odprowadza ciepło do atmosfery, a chłodzenie samego materiału jest bardziej intensywne niż w przypadku powłoki kontrolnej. Eksperymenty w świetle słonecznym wykazały takie same wyniki.
Naukowcy przetestowali również odporność na zużycie tkaniny z nanodiamentami. Materiał poddany obróbce pochłaniał światło ultrafioletowe średnio o 8-12% więcej niż materiał kontrolny. Przepuszczalność powietrza tkanin z warstwą nanodiamentów była niższa, ale tylko nieznacznie, ale wchłaniały one wodę znacznie gorzej: jedna z próbek nie wchłaniała niczego w ogóle, ponieważ warstwa poliuretanowa tworzyła film, który nie pozwalał na przenikanie wilgoci do tkaniny. Lepsza odporność na promieniowanie UV w próbkach nanodiamentów czyni je atrakcyjnymi środkami chroniącymi przed promieniowaniem UV, zauważają autorzy pracy naukowej. Jednak pod względem komfortu, noszenie takiego materiału może być problematyczne.
“Wbrew powszechnemu przekonaniu, nanodiamenty nie są tym samym, co diamenty zdobiące biżuterię. W rzeczywistości są tanie w produkcji – tańsze niż tlenek grafenu i inne rodzaje materiałów węglowych. Chociaż mają strukturę siatki węglowej, są znacznie mniejsze. Są również łatwe do wytworzenia za pomocą detonacji lub z materiałów odpadowych” – wyjaśnił Shadi Houshiar, współautor badania.
