Китайские ученые, занимающиеся разработками в области нанотехнологий, представили умную куртку, обладающую способностью к терморегуляции. По мере повышения влажности от потоотделения она становится более тонкой, подстраиваясь под изменения микроклимата вокруг тела. В будущем такая одежда способна обеспечить комфорт в холодную погоду для велосипедистов, курьеров, медицинских работников или сотрудников дорожных служб, которые проводят много времени на открытом воздухе.
Специалисты из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики (Китай) создали инновационную ткань с наполнителем из натуральной бактериальной целлюлозной мембраной, способную адаптироваться к потоотделению. Толщина этой ткани меняется в зависимости от уровня влажности: она составляет 13 миллиметров при низкой влажности и отсутствии пота, и уменьшается до 2 миллиметров при высокой влажности, вызванной выделением пота. Благодаря этому, возможности терморегуляции увеличиваются на 82,8% по сравнению с обычными теплоизолирующими материалами.
В работе, опубликованной в журнале Science Advances, по мнению исследователей, в отличие от привычных гигроскопичных материалов, деформирующихся при воздействии влаги, разработанный ими наполнитель изначально имеет форму спирали, а при увеличении влажности – сжимается.
Новый материал имеет строение, аналогичное традиционному пуховику, однако вместо шерсти используются влагочувствительные мембраны. В отсутствие влаги мягкий активный слой сжимается при высвобождении ранее поглощенной воды, что приводит к изгибу мембраны и сохранению тепла. При наличии влаги он выравнивается, делая ткань более тонкой для эффективного отвода тепла. В результате тепловой поток от человека, одетого в куртку, в окружающую среду возрастает с 22,23 до 73,78 ватта на квадратный метр, что свидетельствует об уникальной способности регулировать теплопередачу для одежды и увеличивает возможности терморегуляции на 82,8 процента.
Сначала ученые провели испытания своей разработки в лабораторных условиях, а затем – в реальных. Для проверки эффективности жилетов с наполнителем они наблюдали за пешеходами, которые оставались сухими, и велосипедистами, потеющими во время езды. Также новую технологию испытали работники санитарных служб в Нанкине.
Анализ продемонстрировал, что использование одежды с утеплителем позволило увеличить среднее время ощущения теплового комфорта приблизительно на семь часов. Подобные жилеты оказались полезны и для специалистов других профессий, таких как электрики, сварщики, курьеры и сотрудники дорожной полиции, у которых среднее время отсутствия теплового воздействия уменьшилось почти на пять часов.
В рамках комплексного исследования, проведенного в 20 городах, расположенных в четырех климатических зонах Китая, материал проявил свои уникальные характеристики, связанные с регулированием температуры. Благодаря им, комфортный микроклимат поддерживался в среднем на 5,8 часов дольше, а период, свободный от теплового воздействия, увеличивался до 7,5 часов.
Одежда, способная регулировать влажность, может уменьшить риски, вызванные колебаниями температуры, и потенциальные проблемы со здоровьем. В дальнейшем исследователи планируют протестировать материал в условиях экстремального климата, а также оценить его устойчивость к износу и срок службы.