تولید پارچه‌ای خنک‌کننده که نیازی به برق ندارد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، به تازگی دانشمندان یک ساختار شبه‌الیافی سلسله مراتبی خنک‌کننده غیرفعال جذب‌کننده رطوبت سنتز کرده‌اند. این شبه‌الیاف جدید می‌تواند فردی که آن را پوشیده را خنک کند.

افرادی که به مشاغل مختلف مانند آتش‌نشانی، نظامی، پزشکی و معدن‌چیان تعلق دارند اغلب در معرض شرایط گرمای شدید قرار دارند. از این رو، فقدان لباس ضدحرارتی می‌تواند بهره‌وری آن‌ها را مختل کند و همچنین آن‌ها را در معرض بسیاری از بیماری‌ها قرار دهد.

به‌طور کلی دو روش خنک‌کننده فعال و خنک‌کننده غیرفعال برای حفظ آسایش حرارتی استفاده می‌شود. روش‌های خنک‌کننده فعال اثر خنک‌کنندگی خوبی ارائه می‌دهند اما مصرف انرژی بالایی نیز دارند.

از طرفی خنک‌کننده غیرفعال نیازی به انرژی الکتریکی ندارد. آن‌ها از فناوری خنک‌کننده تابشی غیرفعال استفاده می‌کنند که تابش مادون قرمز (IR) ساطع می‌کنند و نور خورشید را منعکس می‌کنند.

دانشمندان پارچه‌های هوشمند بسیاری را با استفاده از غشاهای نانومتخلخل و نانوالیاف و میکروفیبر طراحی کرده‌اند. این پارچه‌ها برای توسعه محصولات مدیریت حرارتی شخصی استفاده شده‌اند که با حذف تابش خورشیدی و افزایش انتشار تشعشعات حرارتی کار می‌کنند.

پیش از این، دانشمندان یک پارچه کاربردی با استفاده از نانوذرات اکسید روی ادغام شده در پلی‌اتیلن طراحی کرده بودند. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این ماده آن بود که می‌توانست از گرمای بیش از حد ۵ تا ۱۳ درجه سانتی‌گراد در مقایسه با منسوجات معمولی جلوگیری کند.

به تازگی شبه‌الیاف چندلایه دیگری ساخته شده است که ساختار آن الیاف ریز کامپوزیتی دارد. این پارچه هوشمند با اکسید تیتانیوم-پلی لاکتیک اسید بافته شده و با استفاده از لایه‌ای از پلی تترا فلوئورواتیلن که می‌تواند بدن انسان را تا حدود ۴٫۸ درجه سانتی‌گراد خنک کند، پوشیده شده است.

برخی از معایب این مواد هوشمند به ضخامت نامطلوب، عدم توانایی مدیریت رطوبت که باعث ایجاد ناراحتی در پوست مربوط می‌شود.

در این شبه‌الیاف جدید از فرآیندهای اصلاح شده الکتروریسی و پوشش غوطه‌وری استفاده شده است. لایه‌های نانوالیافی که نزدیک به پوست هستند حاویCA/Al۲O۳ با HPX هستند.

لایه‌های نانوالیاف بالایی (دور از پوست) شامل PA۶/SiO۲ است که توسط HPX اصلاح شده است. HPX یک عامل کنترل رطوبت است. تجزیه و تحلیل عملکرد این خنک‌کننده نتیجه مطلوبی را نشان می‌دهد.

محققان نشان داده‌اند که افزودن ذرات معدنی، مانند Al۲O۳ و SiO۲، گسیل‌پذیری IR را در این ساختار سلسله مراتبی افزایش داده است. این شبه‌الیاف سلسله مراتبی بازتاب نور خورشید بسیار بالایی دارد. این به دلیل قطر فیبر بهینه و ساختار متخلخل غشای نانوالیاف مرتبط و ذرات معدنی است.

دانشمندان این پارچه را بهینه کردند، به طوری که اندازه منافذ فیبر لایه PA۶/SiO۲/HPX بالایی ۳۰۰-۵۰۰ نانومتر و قطر الیاف ۱۰۰ نانومتر بود. لایه زیرین CA/Al۲O۳/HPX دارای اندازه منافذ الیاف۹۰۰-۱۵۰۰ نانومتر بود. افزودن عناصر معدنی بازتاب را در ناحیه نزدیک به IR (NIR) افزایش داد. جدا از عملکرد خنک کنندگی، حفظ رطوبت در نزدیکی پوست نیز عامل مهمی است.