(Zeng et al., Science, 2021) Som verden bliver varmere med klima forandring , en af de løbende udfordringer, mennesker vil stå over for, er simpelthen at overleve forværret varme, med forventettemperaturen stigerforventes at bringemere og mere dødelige hedebølger, selv gengivelsenogle dele af verden ubeboelige.
Mod så hård varme kunne et nyt materiale udviklet af videnskabsmænd i Kina have potentialet til at hjælpe med at holde menneskekroppe meget køligere, takket være et stof, der reflekterer lys og varme væk i bemærkelsesværdig grad.
Dette spirende teknologiområde kaldes personlig varmestyring (PTM), og i en ny undersøgelse , siger forskere, at deres 'metafabric' en dag kan hjælpe brugere med at overvinde overdreven varmestress.
'Metafabrikken udviser effektiv strålingskøling og giver nødvendig åndbarhed og bærekomfort til PTM,' et team ledet af førsteforfatter Shaoning Zeng fra Huazhong University of Science and Technology forklarer i et nyt papir .
(Zeng et al., Science, 2021)
Ovenfor: Metafabric vest (til højre), viser køligere temperaturer i blåt end bomuld (venstre).
I dette tilfælde bruger metafabrikken titaniumoxid-polymælkesyre-komposit nanopartikler lamineret med et tyndt lag polytetrafluorethylen (PTFE), og er designet til kraftigt at reflektere lys, der omfatter både synligt lys (VIS) og bølgelængder i det midt-infrarøde (MIR) og ultraviolette (UV) områder.
I teorien, ved at reflektere meget af lyset på tværs af disse bølgelængder, bør materialet også reflektere varme væk, før det har en chance for at blive absorberet.
'Sådan en bred fordeling af nanopartikler, når de kombineres med PTFE nanobeads, giver bredspektret spredning og reflektivitet over UV-VIS-NIR [nær-infrarødt] båndet,' forskerne skrive i deres studie .
For at teste metafabrikkens kølepotentiale under sollys afprøvede forskerne materialet under klare himmelforhold i Guangzhou, Kina, og målte stoffets temperatur sammenlignet med andre almindelige materialer, der lå på et panel.
Foto af den resulterende hvid-agtige metafabric. (Zeng et al., Science, 2021)
'Under den højeste solindstråling mellem kl. 11.00 og 15.00 var metafabrikkens temperatur ca. 5,0°, 6,8°, 7,0°, 5,8° og 10,2° C lavere end temperaturen for bomuld, spandex, chiffon, hør, og bare hud simulatorer, henholdsvis' forklarer forskerne .
I en anden test, der var tættere på den virkelige verden, lænede en frivillig sig tilbage under direkte sollys i en time, mens han var iført en speciel vest, lavet af metafabrikken på den ene halvdel, og et kommercielt bomuldsstof på den anden side.
(Zeng et al., Science, 2021)
Ovenfor: Når den er afklædt, vises huden under metafabrikken (til højre) som betydeligt køligere end huden under bomuldsstoffet (til venstre).
Et eksternt termisk kamera målte en temperaturforskel på 3,4 °C mellem de to sider af vesten, men termiske sensorer under stofferne viste, at forskellen under vesten var mere udtalt – med den metafabiske halvdel, der var cirka 4,8 °C køligere end den bomuldsbeklædte side.
I et andet eksperiment, hvor metafabrikken blev draperet over en bil, var bilens indvendige temperatur ca. 30 °C køligere end en bil uden dækning, og ca. 27 °C køligere end interiøret i en bil, der brugte et erhvervskøretøjsdæksel.
Selvom metafabrikken helt sikkert viser et betydeligt løfte om afkøling af både mennesker og ting, er det stadig at se, hvor effektiv refleksionen kan være på bevægelige individer, der bærer stoffet som deres tøj, da resultaterne rapporteret her kun involverede stationære emner og genstande.
Det er heller ikke forstået endnu, hvordan materialet ville klare farvestoffer og farver, hvilket kan påvirke dets evne til at reflektere lys, men fremtidig forskning og eksperimenter kan forhåbentlig adressere disse ukendte.
På den positive side siger forskerne, at materialet er kompatibelt med kommercielle syteknikker og udviser mekaniske egenskaber, der kan sammenlignes med kommercielle stoffer, herunder holdbarhed og vandtæthed.
Holdet vurderer, at metafabrikken er billig at producere, måske kun tilføjer omkring 10 procent til omkostningerne ved typisk tøjproduktion, fortalte forskerne Videnskabsnyheder .
Hvis produktionspartnere kommer om bord, forskere er håbefulde produkter fremstillet med metafabrikken kan være tilgængelige om et års tid.
'Disse resultater viser det store potentiale for kommercielle applikationer i forskellige komplekse scenarier, såsom smarte tekstiler, parasolprodukter, logistiktransport,' forfatterne skrive i deres papir .
'Ved broderi, klipning og syning kan metafabrikken integreres i forskellige produkter til forskellige scenarier, såsom tøj, telte, bilovertræk, gardiner og markiser.'
Resultaterne er rapporteret i Videnskab .