Новая солнечная термоткань может изменить правила игры

Исследователи из Китая разработали новую молекулярную солнечную термоткань (MOST), которая может быстро нагреваться под воздействием света, что потенциально может изменить способы сохранения тепла людей в экстремально холодных условиях.

В ходе испытаний температура поверхности ткани поднималась до 40 °C в течение нескольких секунд при воздействии света, даже в условиях мороза. При имитации солнечного света при температуре -20 °C ткань нагревалась более чем на 21 °C всего за 50 секунд, демонстрируя свою высокую эффективность и отзывчивость.

Исследование под руководством профессора Фэн Вэя из Тяньцзиньского университета было недавно опубликовано в журнале Advanced Materials, одном из ведущих мировых журналов в области материаловедения. Исследование представляет «биовдохновленную стратегию набухания-сжатия», предлагая новый подход к носимому персональному терморегулированию (PTM) — системам, которые регулируют температуру тела в суровых условиях.

Исследование демонстрирует, что эта новая ткань обладает исключительными характеристиками в области терморегулирования. В частности, при облучении синим светом определенной длины волны температура поверхности ткани может быстро повыситься на 25,5 °C в течение 70 секунд.

В будущем она может найти широкое применение в таких областях, как умная одежда, медицинские физиотерапевтические устройства и снаряжение для защиты на открытом воздухе.

«Это исследование преобразует адаптивные механизмы, найденные в природе, в стратегии повышения производительности материалов», — заявил Фэн Вэй.

Вдохновившись растением Atriplex centralasiatica — солеустойчивым растением, которое управляет водой и солью через динамический цикл — команда разработала процесс, позволяющий волокнам впитывать, набухать, а затем формировать плотные кристаллические покрытия во время сушки. Эти покрытия, сделанные из молекул азобензола, укрепляют волокна, одновременно улучшая их способность преобразовывать свет в тепло.

В результате получается ткань, которая одновременно механически прочна и высокоэффективна в фототермическом преобразовании, решая давнюю проблему в этой области.

Носимые системы PTM — это технологии, предназначенные для контроля микросреды человека, обеспечивающие эффективное тепловое управление в суровых условиях на открытом воздухе и повышающие тепловой комфорт человека.

Ткань MOST привлекла значительное внимание в области PTM благодаря своей способности эффективно преобразовывать свет в тепло в сочетании с присущей ткани мягкостью и воздухопроницаемостью, объяснила команда.

Однако одновременное повышение прочности ткани на растяжение и свойств терморегулирования было ключевой проблемой в этой области. Разработка этой ткани для терморегулирования, которая одновременно эффективна в фототермическом преобразовании и надежна по долговечности, имеет большое значение для энергосбережения, сокращения выбросов, а также для повышения удобства медицинской физиотерапии.

Ткань также оказалась remarkably устойчивой. После 50 циклов истирания, 500 растяжений и 72 часов непрерывной стирки она сохранила более 90 процентов своих нагревательных характеристик.

Исследователи заявляют, что это преодолевает общие недостатки традиционных солнечных термических материалов, такие как расслоение и короткий срок службы, прокладывая путь для более широкого использования в умной одежде, медицинской физиотерапии и защитном снаряжении для активного отдыха.

Интенсивность нагрева также можно точно контролировать, регулируя воздействие света, что делает ткань подходящей для повседневной носки или целенаправленной тепловой терапии при таких медицинских состояниях, как артрит.

В последние годы Китай включил умные текстильные изделия в число ключевых направлений своих стратегических развивающихся отраслей. Это новаторское достижение тесно связано с целью «содействия интеллектуальной трансформации текстильной промышленности», изложенной в 14-м пятилетнем плане (2021-2025 гг.), и создает благоприятные условия для качественного развития отрасли.

Ранее исследователи из Чжэцзянского университета представили «свитер белого медведя», сделанный из сверхлегкого аэрогеля, который обеспечивает сильную теплоизоляцию при значительно меньшем весе по сравнению с традиционными пуховиками.

Интересный факт: разработка умных тканей с функцией подогрева — активно развивающееся направление. В 2024 году другая группа исследователей представила текстиль, способный генерировать тепло от движения тела, что открывает перспективы для создания полностью автономной термоодежды будущего.