Sviluppato il primo tessuto in grado raffreddare o isolare automaticamente a seconda delle condizioni

I ricercatori dell’Università del Maryland hanno creato un tessuto in grado di regolare automaticamente la quantità di calore che attraversa a seconda delle condizioni. Ad esempio, quando le condizioni sono calde e umide, come quelle di un corpo sudato in un giorno d’estate, il tessuto consente il passaggio delle radiazioni infrarosse. Quando le condizioni diventano più fredde e asciutte, il tessuto riduce il calore che fuoriesce. La radiazione infrarossa è il modo principale in cui il corpo rilascia calore ed è il fulcro di questa nuova tecnologia.

Un articolo sul loro lavoro è stato pubblicato sulla rivista “Science”.

“Questa è la prima tecnologia che ci consente di passare dinamicamente la radiazione infrarossa”, ha detto YuHuang Wang, professore UMD di chimica e biochimica e uno degli autori corrispondenti della carta.

I ricercatori hanno creato il tessuto da un filato appositamente ingegnerizzato rivestito con un metallo conduttivo che consente. In condizioni calde e umide, i fili di filato compattano e attivano il rivestimento, il che modifica il modo in cui il tessuto interagisce con la radiazione infrarossa per consentire più calore. Si riferiscono all’azione come “gating” della radiazione infrarossa, che agisce come un cieco sintonizzabile per trasmettere o bloccare il calore.

Il filo di base per questo nuovo tessuto è creato con fibre composte da due diversi materiali sintetici: uno assorbe l’acqua e l’altro lo respinge. I trefoli sono rivestiti con nanotubi di carbonio, una classe speciale di metallo conduttivo leggero, a base di carbonio. Poiché i materiali nelle fibre resistono e assorbono l’acqua, le fibre si deformano se esposte ad umidità come quella che circonda un corpo sudato. Questa distorsione avvicina i fili del filato, il che fa due cose. In primo luogo, apre i pori nel tessuto. Questo ha un piccolo effetto di raffreddamento perché permette al calore di fuoriuscire. In secondo luogo, e soprattutto, modifica l’accoppiamento elettromagnetico tra i nanotubi di carbonio nel rivestimento.

“Si può pensare a questo effetto di accoppiamento come la piegatura di un’antenna radio per cambiare la lunghezza d’onda o la frequenza con cui risuona”, ha detto Wang. “È un modo molto semplice per pensarci, ma immagina di avvicinare due antenne per regolare il tipo di onde elettromagnetiche che raccolgono. Quando le fibre vengono avvicinate, la radiazione interagisce con i cambiamenti. Nell’abbigliamento, ciò significa che il tessuto interagisce con il calore che si irradia dal corpo umano.

A seconda della messa a punto, il tessuto blocca la radiazione infrarossa o ne consente il passaggio. La reazione è quasi istantanea, quindi prima che le persone si accorgano che stanno diventando calde, il capo potrebbe già raffreddarle. Il rovescio della medaglia, come un corpo si raffredda, il meccanismo di gating dinamico funziona al contrario per intrappolare in calore.

“Il corpo umano è un radiatore perfetto. Emette calore rapidamente “, ha detto Min Ouyang, professore di fisica presso l’UMD e altro autore corrispondente del giornale. “Per tutta la storia, l’unico modo per regolare il radiatore è stato quello di togliere i vestiti o indossare i vestiti. Ma questo tessuto è un vero regolatore bidirezionale.”

Secondo il documento scientifico, questo è il primo tessuto in grado di regolare lo scambio di calore con l’ambiente. “Questo lavoro pionieristico offre una nuova eccitante caratteristica commutabile per abiti che si adattano al comfort”, ha detto Ray Baughman, professore di chimica all’Università del Texas che non è stato coinvolto nello studio. “Si sapeva che i tessuti aumentano la porosità in risposta al sudore o all’aumento della temperatura, così come i tessuti che trasmettono la radiazione infrarossa associata alle temperature corporee. Tuttavia, nessuno prima aveva trovato un modo per passare sia la porosità che la trasparenza a infrarossi di un tessuto in modo da fornire un maggiore comfort in risposta alle condizioni ambientali.”

È necessario più lavoro prima che il tessuto possa essere commercializzato, ma secondo i ricercatori, i materiali usati per la fibra di base sono facilmente disponibili e il rivestimento di carbonio può essere facilmente aggiunto durante il processo di tintura standard.

“Penso che sia molto eccitante essere in grado di applicare questo fenomeno di gating allo sviluppo di un tessuto che ha la capacità di migliorare la funzionalità di abbigliamento e altri tessuti”, ha detto Ouyang.