پارچه دو منظوره‌ که می‌تواند گرم یا سرد کند

به گزارش سرویس  ترجمه نساجی امروز، در یک مقاله منتشر شده در پیشرفت‌های علم  در 10 نوامبر، یک تیم تحت رهبری یی کوی ، استاد مهندسی و علوم مواد، پارچه دو طرفه ای را بر اساس مواد مشابه پوشش های آشپزخانه روزمره تولید کرده اند. پارچه آنها می‌تواند، بسته به اینکه کدام طرف پارچه به سوی بیرون قرار دارد، پوشنده لباس را گرم یا سرد کند.

این پروژه ناشی از علاقه کوی به بهره وری انرژی و تخصص او در دستکاری مواد در مقیاس نانو بود. او فکر کرد اگر مردم در یک محدوده دمایی راحت‌تر باشند، می توانند در تهویه هوا و حرارت مرکزی در انرژی صرفه جویی کنند.

کوی پرسید: « چرا شما باید کل ساختمان را خنک و گرم کنید؟ چرا شما مردم را خنک و گرم نکنید؟ »

13 درصد از تمام انرژی مصرف شده در ایالات متحده آمریکا صرفا به کنترل دمای داخلی اختصاص داده شده است. اما برای هر یک درجه سانتیگرادی (1.8 درجه فارنهایت) که یک ترموستات را کم می‌کنیم، یک ساختمان می‌تواند 10 درصد انرژی گرمایی خود را صرفه‌جویی کند و معکوس آن برای خنک کردن صحت دارد. تنظیم تنها چند درجه حرارت تأثیرات عمده ای بر مصرف انرژی دارد.

پوشش های آشپزخانه خنک کننده

به گزارش سرویس  ترجمه نساجی امروز، بدن ما شیوه‌های بسیاری برای کنترل دمای خود دارد. هنگامی که سرد می‌شود، موهای پوست ما به صورت ایستاده در می‌آیند تا هوای گرم را گیر بیندازد. در نهایت، ممکن است ما شروع به لرزیدن کنیم تا حرارت تابشی بیشتری در عضلات ما ایجاد شود. هنگامی که هوا گرم می‌شود، گرما به صورت تابش مادون قرمز از پوست ما آزاد می‌شود و اگر ما هنوز گرم هستیم، شروع به عرق کردن می‌کنیم.

آب تبخیر شده از بدن ما مقدار زیادی حرارت با خود حمل می‌کند. اما این ساز و کارها تنها در جا به جایی چند درجه کمک می‌کنند. اگر از محدوده دمايی که بدن ما می‌تواند با آن انطباق پیدا کند خارج شویم، به کنترل دما در گرمایش و تهویه هوا می‌رسیم.

در سال 2016، تیم اولین قدم را به سمت یک راه حل اعلام کرد: پارچه‌ای که اجازه می‌داد گرمای بدن از میان آن عبور کرده، و به این طریق پوست را خنک می‌کرد. اگرچه آنها از پوشش‌های آشپزخانه شفاف و غیر قابل نفوذ در مقابل آب الهام گرفته شده بودند، مواد جدیدشان کدر و تنفس‌پذیر بود، و توانایی عبور دادن اشعه مادون قرمز از خود و دفع آن از بدن را حفظ می‌کرد.

به گزارش سرویس  ترجمه نساجی امروز، در مقایسه با یک نمونه پنبه، پارچه‌های آنها به صورت مصنوعی دمای پوست را، در یک آزمایش آزمایشگاهی، ۲ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر نگه داشت - که به احتمال زیاد برای متوقف کردن فرد از تغییر تنظیمات پنکه یا ترموستات ساختمان کافی است. اولین پارچه این گروه می‌تواند باعث صرفه جویی 20 تا 30 درصدی در بودجه کل در یک ساختمان پر از کارگر شود.

پیشرفت برگشت پذیر

همکار دارای فوق دکترا، پوچون هسو ، که اولین نویسنده در مقاله اخیر بود، گفت: « درست زمانی که ما برای خنک کردن راه حل پیدا کردیم، این سوال مطرح شد: آیا می توانید گرم کردن را نیز انجام دهید؟ » زمستان بسیار سردی بود، و او با یک کیف همراه پر از کت به کنفرانسی در مینیاپولیس می رفت. آیا او می‌تواند لباسی ایجاد کند که هم در اتاق گرم و شلوغ کنفرانس و هم در خیابان یخ زده به کارش بیاید؟

هسو متوجه شد که کنترل تابش می‌تواند در هر دو زمینه مفید باشد. او دو لایه مواد با توانایی‌های مختلف برای آزاد کردن انرژی گرمایی را بر روی هم قرار داد، و سپس آنها را مثل ساندویچ بین لایه‌های پلی اتیلن سرد کننده  قرار داد.

در یک طرف، یک پوشش مسی گرمای بین یک لایه پلی اتیلن و پوست را به دام می‌اندازد؛ در سوی دیگر، یک پوشش کربن در زیر لایه دیگری از پلی اتیلن حرارت را آزاد می‌کند. با پوشیدن لباس به صورتی که لایه مسی به سمت بیرون باشد، ماده گرما را به دام می اندازد و در روزهای سرد پوست را گرم می‌کند. زمانی که لایه کربنی به سمت بیرون باشد، گرما را آزاد می‌کند و پوشنده لباس را خنک نگه می دارد.

به گزارش سرویس  ترجمه نساجی امروز، به صورت ترکیبی، لایه هایی که به صورت ساندویچ قرار گرفته اند می توانند طیف وسیعی از دمای راحت را برای فرد در ورای 10 درجه فارنهایت افزایش دهند، و هسو پیش بینی می‌کند که محدوده بالقوه بسیار بزرگتر باشد - نزدیک به 25 درجه فارنهایت. اگر ساکنان چنین پارچه‌ای را بپوشند، ممکن است ساختمان‌ها در برخی شرایط آب و هوایی هیچ وقت به تهویه هوای مطبوع یا گرمایش مرکزی نیاز نداشته باشند.

پلیمرهای کاربردی

این تیم گفت که پارچه سفید رنگ هنوز کاملا قابلیت پوشیده شدن را ندارد.

کوی گفت: « در حالت ایده آل، هنگامی که صحبت از چیزهایی می‌شود که می‌خواهید روی پوست بپوشید، نیاز دارید که آن را به یک ساختار بافته شده فیبری تبدیل کنید ». پارچه‌های بافته شده قوی تر، انعطاف پذیر تر، راحت تر، و بسیار شبیه به لباس‌های معمولی هستند. اما خبر خوب: « آنها قبلا ًشروع به تست این پارچه‌ها کرده‌اند تا اطمینان یابند که پارچه آنها قابل شستشو در ماشین لباس شویی است ».

شان هوی فن ، استاد مهندسی برقی که در این پروژه شرکت داشته، گفت: « از دیدگاه من، این کار واقعا فرصت‌های قابل توجهی را در ترکیب مفاهیم مهندسی حرارتی با ساختارهای نانوفوتونی  برای ایجاد عملکردهای جدید برجسته می‌سازد ».

به گزارش سرویس  ترجمه نساجی امروز، آرزوهای این تیم تولید پارچه‌ای کاربردی است که به راحتی ساخته می‌شود و مردم بتوانند از آن برای صرفه‌جویی در مقادیر زیادی انرژی در سراسر جهان استفاده کنند. آنها در اینجا متوقف نمی‌شوند - هسو، کوی و فن در رویای تولید لباس مجهز به وسایل پزشکی و حتی سرگرمی مستقیماً چاپ شده بر روی پارچه هستند.

فن گفت: « فکر می‌کنم ما تنها شاهد شروع بسیاری از ایده‌های خلاقانه‌ای هستیم که می‌توانند از چنین ترکیباتی به دست آیند ».