اگر یک پارچه جدید و ارزان قیمت مبتنی بر پلاستیک به لباس بافته شود، میتواند بدن شما را بسیار کارآمدتر از پارچههای طبیعی یا مصنوعی موجود در لباسهایی که امروزه میپوشیم، خنک کند.
دانشمندان میگویند این خانواده جدید از پارچهها میتوانند پایه و اساس لباسهایی باشند که افراد را در آب و هوای گرم و بدون تهویه مطبوع خنک نگه میدارند.
یی کوی، دانشیار علوم و مهندسی مواد در دانشگاه استنفورد میگوید: «اگر بتوانید به جای ساختمان محل کار یا زندگی فرد، او را خنک کنید، در مصرف انرژی صرفهجویی خواهید کرد.»
توصیف شده در مجله علماین ماده جدید با ایجاد امکان تخلیه گرما از بدن به دو روش عمل میکند که باعث میشود فرد احساس کند تقریباً ۴ درجه فارنهایت خنکتر از زمانی است که لباس نخی میپوشد.
این پارچه با تبخیر عرق از طریق پارچه، خنک میشود، کاری که پارچههای معمولی انجام میدهند. اما این ماده یک مکانیسم خنککنندهی انقلابی دوم نیز ارائه میدهد: اجازه میدهد گرمایی که بدن به صورت تابش مادون قرمز ساطع میکند از پارچهی پلاستیکی عبور کند.
همه اشیاء، از جمله بدن ما، گرما را به صورت تابش مادون قرمز، یک طول موج نامرئی و بیخطر از نور، از خود ساطع میکنند. پتوها با به دام انداختن انتشار گرمای مادون قرمز در نزدیکی بدن، ما را گرم میکنند. تابش حرارتی که از بدن ما خارج میشود، همان چیزی است که باعث میشود ما در تاریکی از طریق عینکهای دید در شب قابل مشاهده باشیم.
شانهوی فن، استاد مهندسی برق و متخصص فوتونیک، که مطالعه نور مرئی و نامرئی است، میگوید: «وقتی در دفتر کار نشستهایم، چهل تا شصت درصد از گرمای بدن ما به صورت تابش مادون قرمز دفع میشود. اما تاکنون تحقیقات کمی در مورد طراحی ویژگیهای تابش حرارتی پارچهها انجام شده است یا اصلاً هیچ تحقیقی صورت نگرفته است.»
بهبود بستهبندی پلاستیکی
برای توسعه این پارچه، محققان فناوری نانو، فوتونیک و شیمی را با هم ترکیب کردند تا پلیاتیلن - پلاستیک شفاف و چسبندهای که به عنوان پوشش آشپزخانه استفاده میکنیم - تعدادی از ویژگیهای مطلوب در مواد پوشاک را به دست آورد: این ماده به تابش حرارتی، هوا و بخار آب اجازه عبور میدهد و در برابر نور مرئی مات است.
سادهترین ویژگی، عبور اشعه مادون قرمز از ماده بود، زیرا این یکی از ویژگیهای بستهبندیهای غذایی پلیاتیلنی معمولی است. البته، پلاستیک آشپزخانه در برابر آب نفوذناپذیر است و همین امر آن را به عنوان لباس بیفایده میکند. شفاف بودن آن نیز کمکی نمیکند. محققان این کاستیها را یکییکی برطرف کردند.
ابتدا، آنها نوعی از پلیاتیلن را که معمولاً در ساخت باتری استفاده میشود، یافتند که دارای نانوساختار خاصی است که در برابر نور مرئی مات و در برابر تابش مادون قرمز شفاف است و میتواند گرمای بدن را از خود عبور دهد. این امر مادهای پایه را فراهم کرد که به دلیل حفظ تعادل در برابر نور مرئی مات اما به دلیل بهرهوری انرژی از نظر حرارتی شفاف بود.
پو-چون هسو، محقق فوق دکترا، میگوید: «آنها سپس پلیاتیلن صنعتی را با استفاده از مواد شیمیایی بیخطر اصلاح کردند تا مولکولهای بخار آب بتوانند از طریق نانوحفرههای موجود در پلاستیک تبخیر شوند و به پلاستیک اجازه دهند مانند یک فیبر طبیعی تنفس کند.»
این منجر به تولید یک ماده تکلایه شد که سه معیار اساسی آنها برای یک پارچه خنککننده را برآورده میکرد. برای اینکه این ماده نازک بیشتر شبیه پارچه شود، آنها یک نسخه سهلایه ایجاد کردند: دو ورق پلیاتیلن عملآوریشده که برای استحکام و ضخامت توسط یک توری پنبهای از هم جدا شدهاند.
خنکتر از پنبه
برای آزمایش پتانسیل خنککنندگی سازه سهلایه خود در مقایسه با یک پارچه نخی با ضخامت مشابه، آنها یک نمونه کوچک از هر ماده را روی سطحی که به گرمی پوست بود قرار دادند و میزان گرمای به دام افتاده توسط هر ماده را اندازهگیری کردند.
فن میگوید: «پوشیدن هر چیزی مقداری گرما را به دام میاندازد و پوست را گرمتر میکند. اگر تنها نگرانی ما اتلاف تابش حرارتی بود، پس بهتر است هیچ چیزی نپوشیم.»
این مقایسه نشان داد که پارچه پنبهای سطح پوست را ۳.۶ درجه فارنهایت گرمتر از پارچه خنککننده آنها میکند. این تفاوت به این معنی است که فردی که لباسی با جنس جدید پوشیده باشد، ممکن است تمایل کمتری به روشن کردن پنکه یا کولر داشته باشد.
این کار در چندین جبهه ادامه دارد، از جمله افزودن رنگها، بافتها و ویژگیهای پارچهمانند بیشتر به این ماده. تطبیق مادهای که از قبل برای صنعت باتری به تولید انبوه رسیده است، میتواند تولید محصولات را آسانتر کند.
کوی میگوید: «اگر میخواهید پارچهای تولید کنید، باید بتوانید حجم زیادی از آن را با قیمت ارزان تولید کنید.»
فن میگوید این تحقیق، راههای جدیدی را برای تحقیق در مورد خنک کردن یا گرم کردن چیزها، به صورت غیرفعال و بدون استفاده از انرژی خارجی، با تنظیم مواد برای پراکندگی یا به دام انداختن تابش مادون قرمز، باز میکند.
«در نگاه به گذشته، برخی از کارهایی که ما انجام دادهایم بسیار ساده به نظر میرسند، اما به این دلیل است که تعداد کمی واقعاً به دنبال مهندسی ویژگیهای تابشی پارچهها بودهاند.»
منبع: دانشگاه استنفورد
کتابهای مرتبط
{amazonWS:searchindex=کتابها؛کلمات کلیدی=منسوجات پلاستیکی؛maxresults=1}
