Nyt stof kan varme op næsten 50 grader for at holde folk varme i ultrakoldt vejr
Et nyt smart stof omdanner lys til varme og kan hæve temperaturen med mere end 54 grader Fahrenheit (30 grader Celsius) efter kun 10 minutter i solen.
Forskere har opfundet et smart stof, der omdanner lys til varme og kan hæve temperaturen med mere end 54 grader Fahrenheit (30 grader Celsius) efter kun 10 minutter i solen. Det nye materiale kan bruges i tøj designet til meget kolde temperaturer.
Specialiserede nanopartikler, der absorberer sollys og omdanner det til varme, er indlejret i det nye materiale, som blev beskrevet i slutningen af sidste år i tidsskriftet Advanced Composites and Hybrid Materials. Samtidig ændrer temperaturfølsomme farvestoffer, der er inkorporeret i fibrene, reversibelt farve, hvilket giver brugerne mulighed for visuelt at overvåge temperaturudsving.
Opretholdelse af kropstemperatur
I årevis har forskere designet bærbare varmeapparater til at hjælpe med at opretholde en behagelig kropstemperatur i kolde omgivelser. Sådanne stoffer kan bruges i bjergredningsudstyr og endda kæledyrstøj, men eksisterende designs er typisk afhængige af dyre komponenter såsom metalnanomaterialer eller besværlige batteridrevne varmeelementer.
For at omgå disse problemer kiggede kemiingeniør Yuning Li og hans team ved University of Waterloo i Canada på fototermiske polymerer, som er plastiklignende materialer, der omdanner lys til varme.
Nanopartikler af de to polymerer - polyanilin (PANI) og polydopamin (PDA) - er indlejret i en matrix af termoplastiske polyurethan (PTU) fibre, et materiale, der i vid udstrækning bruges til at producere vandtæt tøj og sportstøj. Holdet inkorporerede også forskellige temperaturfølsomme (termokromiske) farvestoffer i blandingen under spindeprocessen, hvilket producerede en række fibre, der ændrede farve, når materialets temperatur steg.
Disse nyspundne fibre blev let vævet ind i stof, og holdet strikkede en lille sweater til en bamse for at teste egenskaberne ved det smarte materiale. Den røde springer nåede imponerende 128,3 F (53,5 C) efter blot 10 minutters soleksponering. Da temperaturen steg, ændrede de røde farvestofmolekyler kemisk struktur, hvilket fik dem til at blive hvide.
"De inkorporerede nanopartikler er yderst effektive til at absorbere sollys over en række bølgelængder," sagde Li til Live Science i en e-mail. "Når sollys rammer disse nanopartikler, absorberer de energien og frigiver den som varme gennem en proces kaldet fototermisk konvertering."
Det smarte stof har en blød og elastisk tekstur, som gør det muligt for materialet at strække sig med så meget som fem gange sin oprindelige størrelse og bevare sine farve- og temperaturskiftende egenskaber selv efter 25 vaske, ifølge undersøgelsen. "Vi prioriterede holdbarhed og sikrede, at stoffet kunne modstå gentagen brug og miljøeksponering, samtidig med at dets innovative egenskaber blev bevaret," sagde Li.
Holdet arbejder på at forberede materialet til kommerciel fremstilling, men de skal stadig foretage yderligere test, før det kan blive udbredt.
"De næste skridt for denne forskning fokuserer på at reducere produktionsomkostningerne, opskalere fremstillingsprocessen og sikre, at fibrene er sikre til langvarig hudkontakt," sagde Li.