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Un tessuto tessile unico con emissività termica autoregolante

INGEGNERIA E TECNOLOGIAUn tessuto tessile unico con emissività termica autoregolante

Nasce il primo tessuto termosensibile in grado di regolare lo scambio termico del nostro corpo con l'ambiente

Il nostro corpo assorbe o perde calore sotto forma di radiazione infrarossa. A temperatura ambiente, circa il 40% del trasferimento cardiaco avviene in questo modo. Il corpo umano è un radiatore e usiamo l'abbigliamento come mezzo per consentire questo regolamento in quanto diverso Tessuti intrappolare la radiazione infrarossa e tenerci al caldo o al fresco regolando la temperatura. Gli scienziati hanno desiderato per molto tempo sviluppare un tessuto che potesse anche rilasciare questa energia anziché limitarsi a intrappolarla, in modo da mantenere il nostro corpo passivamente fresco. Però, tessile non rispondono ai cambiamenti che avvengono nell'ambiente esterno e quindi non possiedono la capacità di regolare sia il raffreddamento che il riscaldamento. L'unico modo per noi umani di far fronte al cambiamento di temperatura nell'ambiente è stato quello di scegliere e indossare abiti adeguati.

Un nuovo tessuto unico

Scienziati dell'Università del Maryland, negli Stati Uniti, hanno creato un tessuto innovativo in grado di regolare "automaticamente" la quantità di calore che passa attraverso il corpo di una persona in base alle condizioni atmosferiche esterne. Il tessuto è costituito da un filato termosensibile appositamente progettato (fibra polimerica) i cui fili fungono da "porta" per trasmettere o bloccare il calore (o radiazione infrarossa). Questo "cancello" funziona in modo abbastanza intelligente in un modo davvero unico. Quando il clima esterno è caldo e umido, i fili della fibra si compattano e la fibra collassa consentendo l'apertura della trama del tessuto. Una volta 'aperto', il tessuto attiva il raffreddamento permettendo al calore irradiato dal nostro corpo di fuoriuscire. Questo ci fa sentire più freschi in quanto il tessuto riflette anche la luce solare. Al contrario, quando il clima esterno è piuttosto secco e freddo, la fibra si espande e chiude o riduce gli spazi vuoti per evitare che il calore fuoriesca facendo sentire la persona al caldo. Quindi, il tessuto filtra dinamicamente la radiazione infrarossa in tempo reale in base alle condizioni ambientali esterne.

La tecnologia dietro di esso

La novità del tessuto è dovuta al suo filato di base che è composto da due tipi opposti di sintetico disponibile in commercio Materiale, cellulosa idrofila e fibre di triacetato idrofobo, che assorbono o respingono l'acqua. I fili della fibra sono rivestiti con un metallo conduttivo - nanotubi di carbonio leggeri a base di carbonio - mediante un processo simile alla tintura in soluzione comunemente utilizzata per la tintura industriale delle fibre sintetiche. A causa delle doppie proprietà, la fibra si deforma quando è esposta a condizioni umide come l'umidità. L'accoppiamento elettromagnetico tra i nanotubi di carbonio all'interno del rivestimento viene modificato che agisce come un 'interruttore di regolazione'. Sulla base di questo cambiamento nell'accoppiamento elettromagnetico ogni volta, il tessuto blocca il calore o gli consente di passare. La persona che indossa il tessuto non si rende conto di questa attività sottostante poiché il tessuto lo fa molto istantaneamente in meno di un minuto. Rileva i livelli di disagio termico di una persona da solo e può variare la quantità di calore irradiato del 35 percento quando il livello di umidità sotto la pelle cambia.

In un esperimento pratico, il team ha lavorato a maglia un campione di 0.5 m2 per mostrare la scalabilità per la produzione futura. Lo spostamento nella spaziatura delle fibre in condizioni umide e secche è stato catturato in tempo reale utilizzando la microscopia confocale a fluorescenza e un campione tinto in modo fluorescente del tessuto. Per quantificare le prestazioni delle fibre, hanno utilizzato uno spettrometro IR a trasformata di Fourier collegato a una camera ambientale a umidità variabile contenente un piccolo campione di tessuto. Hanno osservato che il tessuto potrebbe ottenere una variazione relativa del 35% nella trasmissione a infrarossi. Il tessuto potrebbe passare in modo efficiente dalla modalità di raffreddamento a quella di riscaldamento in meno di un minuto in tutti gli esperimenti.

È pratico come un vero abbigliamento?

Per la prima volta è stato creato un nuovo tessuto che aiuta a mantenere una persona al caldo quando il clima esterno è fresco e asciutto e fresco quando il clima è caldo e umido. Questo è davvero affascinante! Il tessuto può essere lavorato a maglia o tinto e anche lavato in modo simile ad altri indumenti sportivi. È probabile che siano necessarie ulteriori ricerche per rendere questo tessuto più pratico e utile per l'uso quotidiano. I ricercatori sperano di collaborare con un'unità di produzione nel prossimo futuro per produrre abiti realizzati con questo nuovo tessuto. Questa scoperta pubblicata in Scienza è innovativo e promettente in quanto tale tessuto potrebbe essere utile per atleti, sportivi, neonati e anziani fornendo loro comfort e la sensazione di un abbigliamento normale.

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{Puoi leggere il documento di ricerca originale facendo clic sul collegamento DOI indicato di seguito nell'elenco delle fonti citate}

Fonte (s)

Zhang XA et al 2019. Gating dinamico della radiazione infrarossa in un tessuto. Scienza. 363 (6427).
http://doi.org/10.1126/science.aau1217

Squadra SCIEU
Squadra SCIEUhttps://www.ScientificEuropean.co.uk
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