우리 몸의 체온을 조절할 수 있는 최초의 온도 감지 직물이 탄생했습니다. 열 와 교환하다 환경
우리 몸은 흡수하거나 잃는다. 열 적외선의 형태로. 실온에서는 심장 전달의 약 40%가 이런 방식으로 발생합니다. 휴먼 신체는 라디에이터이며 다양한 직물이 적외선을 가두어 온도를 조절하여 따뜻하거나 시원하게 유지하기 때문에 옷을 이러한 조절을 가능하게 하는 수단으로 사용합니다. 과학자들은 우리 몸을 수동적으로 시원하게 유지하기 위해 에너지를 가두기만 하는 것이 아니라 방출할 수도 있는 직물을 개발하기를 오랫동안 원해왔습니다. 그러나 섬유는 외부에서 일어나는 변화에 반응하지 않습니다. 환경 그래서 그들은 냉각과 가열을 모두 조절하는 능력을 갖고 있지 않습니다. 우리 인간이 환경의 온도 변화에 대처할 수 있는 유일한 방법은 적절한 옷을 선택하고 입는 것이었습니다.
새로운 독특한 직물
미국 메릴랜드 대학교 과학자들이 외부 기상 조건에 따라 사람의 몸을 통과하는 열의 양을 '자동으로' 조절할 수 있는 혁신적인 직물을 개발했습니다. 이 직물은 열(또는 적외선)이 전달되거나 차단되는 '게이트' 역할을 하는 특수 가공된 열 감지 실(폴리머 섬유)로 만들어졌습니다. 이 '게이트'는 매우 독특한 방식으로 매우 지능적으로 작동합니다. 밖에 있을 때 날씨 덥고 습한 환경에서는 섬유의 가닥이 압축되고 섬유가 붕괴되어 직물 직조가 벌어질 수 있습니다. 일단 '열리면' 직물은 우리 몸에서 방출되는 열이 빠져나가도록 하여 냉각을 활성화합니다. 햇빛이 반사되어 시원한 느낌을 줍니다. 반면, 외부 날씨가 다소 건조하고 추우면 섬유가 팽창하여 틈을 닫거나 줄여서 열이 빠져나가는 것을 방지하여 사람이 따뜻함을 느끼게 합니다. 따라서 패브릭은 외부 환경 조건에 따라 실시간으로 적외선 복사를 동적으로 게이트합니다.
그 뒤에 숨겨진 기술
원단의 참신함은 시중에 판매되는 두 가지 반대 종류의 합성 섬유로 구성된 베이스 원사에 있습니다. 재료, 물을 흡수하거나 밀어내는 친수성 셀룰로오스 및 소수성 트리아세테이트 섬유. 합성 섬유의 산업용 염색에 일반적으로 사용되는 용액 염색과 유사한 공정으로 전도성 금속(탄소 기반 경량 탄소 나노튜브)으로 코팅된 섬유 가닥. 이중 특성으로 인해 섬유는 습기와 같은 습한 조건에 노출되면 뒤틀립니다. 코팅 내부의 탄소 나노튜브 사이의 전자기 결합이 수정되어 '조절 스위치'처럼 작동합니다. 매번 이러한 전자기 결합의 변화에 따라 직물은 열을 차단하거나 통과시킵니다. 패브릭을 착용한 사람은 패브릭이 35분 이내에 매우 즉각적으로 이 작업을 수행하기 때문에 이러한 기본 활동을 인식하지 못합니다. 사람의 열적 불편함 정도를 스스로 감지하고 피부 아래의 습도가 변화함에 따라 복사되는 열량을 XNUMX%까지 변화시킬 수 있다.
실제 실험에서 팀은 미래 제조를 위한 확장성을 보여주기 위해 0.5m2 견본을 편직했습니다. 습하고 건조한 조건에서 섬유 간격의 변화는 공초점 형광 현미경과 직물의 형광 염색 견본을 사용하여 실시간으로 캡처되었습니다. 섬유 성능을 정량화하기 위해 그들은 직물의 작은 견본. 그들은 직물이 적외선 투과율에서 35%의 상대 변화를 달성할 수 있음을 관찰했습니다. 직물은 모든 실험에서 XNUMX분 이내에 냉각 모드에서 가열 모드로 효율적으로 전환할 수 있습니다.
실제 옷처럼 실용적인가요?
외부 날씨가 시원하고 건조할 때 사람을 따뜻하게 유지하고 날씨가 더울 때 시원하고 시원하게 유지하는 데 도움이 되는 새로운 직물이 처음 만들어졌습니다. 이것은 참으로 매력적입니다! 직물은 편직하거나 염색할 수 있으며 다른 스포츠웨어와 유사한 방식으로 세탁할 수도 있습니다. 이 직물을 일상적으로 사용하기에 더 실용적이고 유용하게 만들기 위해서는 더 많은 연구가 필요할 것입니다. 연구원들은 가까운 장래에 이 새로운 직물로 만든 의복을 생산하기 위해 제조 부서와 협력하기를 희망합니다. 이 발견은 과학 이러한 직물은 운동선수, 스포츠맨, 유아 및 노년층에게 일반 의류의 편안함과 느낌을 제공함으로써 유익할 수 있으므로 혁신적이고 유망합니다.
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출처
Zhang XA et al 2019. 직물 내 적외선 방사의 동적 게이팅. 과학. 363(6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217
