Створено тканину з наноалмазами для охолоджуючого в спеку одягу

Австралійські дослідники розробили тканину з наноалмазним покриттям, яке відводить тепло тіла краще ніж звичайні матеріали. Вони змішали наноалмази з поліуретаном і нанесли суміш на бік тканини, що стикається зі шкірою. Експерименти показали, що оброблений матеріал остигає швидше за контрольні зразки. Але носити таку тканину може бути не так зручно.

Через настання глобального потепління фахівці шукають способів зробити життя людей комфортнішим. Один із таких напрямків — удосконалення індивідуального одягу.

Відведення тепла від тіла можна організовувати двома способами: активним та пасивним. Але активний має на увазі громіздкі електричні пристрої для вентиляції або рідинного охолодження. Пасивний передбачає модифікацію тканини, наприклад, за допомогою нанопористого поліетилену. Однак з такою добавкою пов’язані інші проблеми: неприємні відчуття на тілі та його фарбування, складність у виготовленні та обмеження у дизайні.

Австралійські дослідники вирішили створити легку та зручну охолоджувальну тканину на основі наноструктур з гарною теплопровідністю. Вчені обрали наноалмази, тому що раніше вони показали ефективне відведення тепла на вовняній тканині та змінили підхід створення композитного матеріалу. Робота про це опублікована в журналі Polymers for Advanced Technologies.

Як основу вчені взяли 100%-ву бавовняну тканину, оскільки вона екологічна, комфортна і біосумісна. Наноалмази розміром приблизно 190 нанометрів змішували з розчином поліуретану, який виступав речовиною, що зв’язує. Полімер, що вийшов, наносили на один бік тканини електропрядінням — формуючи нановолокнисті структури. Такий спосіб, за словами дослідників, значно полегшує виробництво матеріалу.

Аналіз тепловіддачі оцінювали за допомогою інфрачервоної термографії: зразки поміщали на пластину, нагріту до 37 °C, і спостерігали протягом хвилини. Потім знімали, давали охолонути до кімнатної температури і поміщали знову на гарячу поверхню, але вже іншою стороною.

З’ясувалося, що оброблені зразки нагрівалися з непокритого боку сильніше за контрольні — 34-34,5°C проти 31,8-33,5°C. Це пояснюється наявністю наноалмазного шару на звороті. Різниця температур, як пояснили експериментатори, говорить про те, що тканина швидко остигає, якщо сторона з покриттям знаходиться поряд зі шкірою.

Інший досвід показав схожий результат. Голу руку людини із температурою 29°C покрили двома зразками тканини. Рука з контрольними матеріалами мала температуру 25,5°C, а з наноалмазним — 26,9°C. Автори прийшли до висновку, що нове покриття відводить тепло в атмосферу швидше, а охолодження самого матеріалу відбувається інтенсивніше, ніж у контрольного. Досліди на сонячному світлі показали самі результати.

Також дослідники перевіряли зносостійкість тканини з наноалмазами. Оброблений матеріал поглинав ультрафіолет у середньому на 8-12% більше, ніж контрольний. Повітропроникність тканини з наноалмазним шаром була нижчою, але незначно, а ось воду вони вбирали набагато гірше: один із зразків взагалі нічого не ввібрав, оскільки шар поліуретану створив плівку, яка не дозволяє волозі проникнути через тканину. Найкраща стійкість до УФ-випромінювання у наноалмазних зразках робить їх привабливими УФ-захисними агентами, зазначили автори наукової роботи. Однак з погляду комфорту носіння такої тканини може бути проблематичним.

«Всупереч поширеній думці, наноалмази — це не те саме, що діаманти, які прикрашають ювелірні вироби. Насправді вони дешеві у виробництві — дешевше, ніж оксид графену та інші види вуглецевих матеріалів. Хоча вони мають структуру вуглецевої решітки, вони набагато менші за розміром. Також їх легко виготовити за допомогою детонації чи з відходів», — пояснила співавтор дослідження Шаді Хоушіар.