Технологии

Китайские специалисты по нанотехнологиям создали умную куртку с терморегулирующими свойствами. Чем больше человек потеет, тем тоньше она становится, адаптируясь под изменения микросреды тела. Такая одежда в перспективе может обеспечить комфорт на холоде для велосипедистов, курьеров, санитаров или сотрудников дорожной полиции, проводящих много времени на открытом воздухе.

Ученые из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики (Китай) разработали адаптивную ткань с наполнителем из натуральной бактериальной целлюлозной мембраны, которая реагирует на потоотделение человека. Ее толщина автоматически регулируется от 13 миллиметров (при низкой влажности и отсутствии потоотделения) до двух миллиметров (при высокой влажности из-за выделяемого пота), что расширяет возможности терморегуляции на 82,8% по сравнению с традиционными теплыми материалами.

В работе, опубликованной в журнале Science Advances, исследователи отметили, что, в отличие от обычных гигроскопичных материалов, которые изгибаются под воздействием влаги, предложенный ими наполнитель в естественном состоянии скручивается, а при повышенной влажности сжимается.

По структуре новый материал похож на обычный пуховик, где шерсть заменяют мембраны, чувствительные к влаге. В сухом состоянии мягкий активный слой уменьшается при десорбции воды (процесс, когда ранее поглощенная влага высвобождается обратно) и заставляет мембрану изгибаться и сохранять тепло. Во влажной среде она сплющивается, что делает ткань тоньше для эффективного рассеивания тепла. Таким образом, тепловой поток, идущий от одетого в куртку человека в окружающую среду, увеличивается с 22,23 до 73,78 ватта на квадратный метр, что демонстрирует уникальную возможность регулирования теплопередачи для одежды и расширяет возможности терморегуляции на 82,8 процента.

Свою разработку ученые протестировали сначала в лабораторных условиях, а затем в реальных. Они изготовили жилеты с наполнителем и убедились в их эффективности в действии, во время движения пешеходов (остававшихся сухими) и велосипедистов (потеющих во время езды). Кроме того, новую технологию опробовали работники санитарных служб в Нанкине.

Результаты показали, что ношение одежды с наполнителем увеличило среднюю продолжительность теплового «комфорта» примерно на семь часов. Жилеты оказались полезными и для представителей других профессий — электриков, сварщиков, курьеров и сотрудников дорожной полиции, для которых время отсутствия теплового стресса снизилось в среднем на почти пять часов.

Комплексное исследование ученые провели в 20 городах, охватывающих четыре климатических региона Китая. В этих условиях материал тоже продемонстрировал свои уникальные свойства теплоконтроля: комфортное состояние он увеличил в среднем до 5,8 часа, а время отсутствия теплового стресса — до 7,5 часа.

Чувствительная к выделению пота одежда может помочь свести к минимуму риски, связанные с перепадом температур, и проблемы со здоровьем. Дальнейшие исследования ученые посвятят испытанию материала в экстремальных погодных условиях и проверят его износостойкость и долговечность.