Videol, mis seadis materjaliteadlase ja keemiainsener Alon Gorodetsky teele oma uusima leiutisega, ilmub kaheksajalg vetikatest nagu õudusfilmi hüppelukk. Olend eemaldub oma kamuflaaživärvist nii kiiresti, et näib, et see realiseerub mereveest. See "tähelepanuväärne" video, ütles California ülikooli dotsent Irvine, "muutis tõesti minu karjääri trajektoori, kuna hakkasin töötama peajalgsete inspireeritud materjalidega." Viimati võttis Gorodetsky inspiratsiooni kalmaarist - täpsemalt selle värvist - muutuv nahk - uue materjali loomine, mis hoiab sisse või laseb välja reguleeritava koguse soojust. Nagu tema meeskond ajakirjas Nature Communications kirjeldab, on termokomforti materjalil mitmesuguseid potentsiaalseid kasutusvõimalusi, alates soojusreguleerivatest rõivastest kuni katusealuste energiasäästlike kateteni.
Kalmaaridel on kromatofoorideks kutsutavad elundid, mis võivad kiiresti laieneda ja kokku tõmbuda, minnes täpsuspunktist vähem kui sekundiga 14-kordselt laiusteni. Nende täppide muutuvad mõõtmed tähendavad, et looma naha konkreetsest punktist võivad peegelduda erinevad valguse lainepikkused sõltuvalt sellest, kas kalmaari lihased on kromatoofoore kahandanud või suurendanud. Nähtavate valguslainete vaatamise asemel olid Gorodetsky ja tema meeskond huvitatud infrapunavalguse peegeldamisest, mida tunneme soojusena. Teadlased on veniva ja praktiliselt vähem valgust peegeldava kummikihi peale valmistanud materjali, mis koosneb õhukesest vasest kilest, mis peegeldab väga tõhusalt infrapunakiirgust. Vasekiht on kaetud juuksejoone lõhedega, nii et kui termokomforti materjali kinni tõmmatakse, tõmbuvad peegeldavad vasetükid laiali, lastes kuumusel pääseda nendevahelise polümeeri (kummi) kaudu.
Gorodetskyl on oma labori leiutise selgitamiseks käepärane analoogia: „Kujutage ette, et teil on külmunud järv või külmunud ookean ja see on kaetud jäälainetega, kõik need jääpalad, mis on kõik üksteise kõrvale kobarad. Nii näeb materjal välja oma passiivses ja venitamata olekus. Selle sirutamisel jaotate kõik jääkruusid laiali, nii et meie puhul näete nende all olevat polümeeri. ”Kui kuumus tabab polümeeri vase“ tuld ”vahel, siis see levib materjali kaudu, mitte ei peegeldu. tagasi oma allika poole. Vasekihi tõttu on materjal - Gorodetsky sõnul “eriti kerge, veniv kumm” - läikiv, kuigi selle värv venib venitades.
Kõige soojemalt kütab termokomforti materjal lõksu (või peegeldab keha poole tagasi) peaaegu sama tõhusalt kui kosmosetekk - see krõbedalt alumiiniumfooliumiga materjal, mida on kasutatud päikese peegelduse peegeldamiseks ruumis ja maratonide keha soojuse säilitamiseks võistluste järel . Termokomfortmaterjalist valmistatud hülss tõstis kandja käsivarre temperatuuri peaaegu ühe kraadi Celsiuse järgi, lähedale kosmoseteki soojendusvõimsusele. Kuid ka termoreguleeriv materjal on muljetavaldavalt mitmekülgne. Erinevatel venitusastmetel võib see muuta kandjad mugavaks kogu 8, 2-kraadise (umbes 15-kraadise Fahrenheiti) vahemiku ulatuses. Kui see on 30 protsenti välja veninud, sarnaneb see Columbia Omni-Heat fliisi isoleeriva võimega; 50-protsendilise venitusteguri juures hoiab materjal soojust nagu vill. Kui teadlased venitasid termokomforti materjali oma algse pikkuse kahekordistamiseks, läbis soojus seda justkui puuvillast. Ja isegi pärast seda, kui teadlased olid materjali laiendanud ja lepingu sõlminud 1000 korda, ei kulunud korduv kasutamine seda maha.
Kuna termokomforti materjali katsetati vaske kui sisemise kihiga, mis puudutas tema nahka, tähendas see, et see hoiab kasutajat soojas, kui see on kompaktses olekus, hoides tema kehas soojust. Kuid kui te materjali ümber pööraksite, ütles Gorodetsky, siis see Hoidke kuumusest väljas nagu auto esiklaasile asetatud läikiv päikesevari.
Looduskommunikatsiooni teoses käsitlevad insenerid mitmesuguseid rakendusi, nende hulgas võimalust, et termokomfortmaterjal võib aidata kaasa ruumi mõõduka temperatuuri hoidmisele kuluva energiakoguse vähendamisele, mis moodustab kolmandiku äri- ja elamuhoonete energiatarbimisest hooned kogu maailmas. Materjali tootmine peaks Gorodetsky sõnul olema sama odav kui massitootmisega kosmosetekid, mis maksavad REI-s alla 4 dollari, ja selle venitamine võtab soojuspumba või kliimaseadme energiakuludega võrreldes minimaalselt energiat. Ta kujutleb kopikat materjalist katuste ja akende katmist või telkide või muude välistingimustes kasutatavate seadmete kihtide katmist soojusvoo juhtimiseks. Ta spekuleerib, et seda saaks kasutada elektroonikast eralduva soojuse hajutamiseks (mõelge näiteks sellele, kui kiiresti sülearvuti ebamugavalt sooja saab). Gorodetsky mainib ka väiksemaid igapäevaseid rakendusi, näiteks Tupperware-esque konteinereid, et hoida kiirestiriknevat toitu külmas.
Gorodetsky sõnul on tema labor kõige rohkem elevil selle mõju üle, mida materjal võib rõivastele avaldada. “Kui teil oleks jope, mida kõik saaksid kanda, ja iga inimene saaks seda kohandada, et end laiemas temperatuurivahemikus mugavalt hoida, peate hoone ühe temperatuuri hoidmiseks lihtsalt palju vähem energiat kulutama, ” selgitab ta.
Meeskond on taotlenud patenti, ehkki järgmine samm enne termokomforti materjali masstootmiseks väljamõtlemist on enne kaubanduslike rakenduste leidmist. „Selle spetsiifilise [materjaliteaduse uuenduse] tõlkimine otse rõivastele võtab palju rohkem tehnikat, “ ütleb Minnesota ülikooli kantava tehnoloogia labori kaasdirektor Lucy Dunne, kes uuringuga ei tegelenud. "Minu jaoks on kõige suurem küsimärk, " ütleb Dunne, "Kuidas teil see venitada?" Dunne hõljus mitmeid võimalusi, alates madala tehnoloogiaga rihmadest, mis kohandavad rõiva pinguldamist, kuni futuristlikuma kõlaga integreerimisideeni. seda materjalidega, mis on koolitatud kuju muutmiseks termiliste päästikute põhjal. Teine tehniline väljakutse, Dunne sõnul, on tagada, et termokomfortriie oleks piisavalt hingav, et vastata tarbijate ootustele mugavuse osas.
Dunne peab seda materjali sõjaväe kamuflaaživarustuses potentsiaalselt kasulikuks, aidates sõdureid infrapunaandurite eest varjata. Tundub, et huvi termoreguleeruva kantava tehnoloogia vastu on kasvamas, ütles ta. Praegused lähenemisviisid hõlmavad selliseid seadmeid nagu Embr Wave, mis toimib “isikliku termostaadina” käepaelana, mis juhib elektrivoolu keraamiliste või metallplaatide kaudu, või tema enda uurimistöö, milles juhtiv niit lisatakse elektritoitega sõrmedeta mansettidesse, mis jaotavad soojust kandja käes . Infrapunapeegeldavad materjalid, nagu näiteks ruumitekid või Columbia Omni-Heat, on olemas, kuid Gorodetsky termokomforti materjali sisseehitatud isoleeritavus eristab seda.
Järgmine kord, kui leiate, et olete tšill ja haarate oma kontoris kampsuni, mõelge: võib-olla kannate ühel päeval vaskjakki ja kõik, mis teie enda jaoks mugavaks peate, on ühe nupuvajutusega või puksiiri varrukas .
