Новое термоволокно греет как пять толстых пуховиков
Новое термоволокно греет как пять толстых пуховиков
Новой разработке должны радоваться не только полярники: Основываясь на принципе работы меха белого медведя, китайская исследовательская группа разработала термотекстиль с экстремальной защитой от холода. Причем чем ниже температура, тем лучше утеплитель.
Мех белых медведей как источник вдохновения для создания чрезвычайно теплоизолирующего текстиля: китайские исследователи разработали волокно, которое по своей структуре напоминает шерсть арктических животных, а именно имеет пористую сердцевину и оболочку. Пористая внутренняя часть задерживает большое количество воздуха, что сводит к минимуму потери тепла. Оболочка придает структуре стабильность. Группа под руководством Мингруи Ву из Чжэцзянского университета в Ханчжоу связала из этих волокон толстовку. При температуре минус 20 градусов по Цельсию текстиль удерживал на теле столько же тепла, сколько пуховик в пять раз большей толщины, пишут ученые в журнале «Science».
Ву и его коллеги использовали так называемый аэрогель для воздушной сердцевины волокна. Аэрогели были разработаны более 90 лет назад и представляют собой высокопористые твердые вещества, которые хорошо подходят в качестве изоляционного материала. «К сожалению, их применение в текстиле сильно ограничено из-за их хрупкости и плохой технологичности», – пишут авторы статьи об аэрогелях. Они преодолели это препятствие, покрыв аэрогелевое волокно термопластичным полиуретаном, очень растяжимым пластиком.
Техника сублимационного прядения
Чтобы получить продольно выровненную микроструктуру, команда Ву использовала метод сублимационного прядения: жидкий аэрогель медленно пропускают через холодное медное кольцо, чтобы вызвать направленный рост кристаллов льда. В результате образуются пластинчатые твердые структуры с большими воздушными зазорами. После сублимационной сушки структура становится стабильной.
Затем аэрогелевое волокно пропускают через раствор полиуретана. В зависимости от вязкости раствора меняется толщина оболочки волокна. Испытания показали, что слой полиуретана толщиной 0,08 миллиметра вокруг сердцевины диаметром 0,6 миллиметра представляет собой оптимальный компромисс между изоляцией и стабильностью.
Затем ученые проверили свойства нового волокна. Они растянули волокно до десятикратного увеличения его длины, которое оно выдержало без повреждений. Даже 10 000 циклов растягивания волокна в два раза больше его длины не привели к изменению теплоизоляции. «Мы приписываем такие стабильные теплоизоляционные характеристики прочному капсульному слою, который обеспечивает целостность волокна», – пишут авторы исследования.
Чем ниже градус, тем лучше изоляция
При температуре минус 20 градусов Цельсия внешняя температура хлопковой толстовки составляла 10,8 градуса, шерстяной – 7,2 градуса, пуховой – 3,8 градуса, а толстовки из новых волокон – 3,5 градуса. Чем меньше число градусов, тем лучше утеплитель.
Этот показатель не изменился даже после стирки. Это еще одно преимущество новых волокон, поскольку большинство аэрогелей теряют свою функциональность при контакте с водой. Исследователи также показали, что волокна можно окрашивать. Для этого они добавили красители в раствор аэрогеля. Поскольку оболочка прозрачна, цвета сердцевины аэрогеля видны. Инкапсуляция защищает и краску, и аэрогель от истирания.
«В отличие от традиционных стратегий легирования или покрытия текстиля аэрогелем, мы использовали биомиметический подход, при котором тепловые и механические свойства аэрогелевого волокна разрабатывались отдельно», – резюмируют авторы исследования.
Слишком медленно для промышленного процесса
В комментарии, также опубликованном в журнале «Science», Жижи Шенг и Сюэтун Чжан из Института нанотехнологий и нанобионики в Сучжоу (Китай) пишут о результатах исследования: «Это может дать толчок к разработке усовершенствованного термотекстиля для личного использования».
Однако они отмечают, что в настоящее время прядение волокон все еще слишком медленно для промышленного процесса. Мокрое прядение позволяет получить примерно в десять раз больше волокна за то же время. Тем не менее, они отмечают: «Благодаря одновременному дальнейшему развитию материалов и производства, аэрогелевые волокна могут найти множество потенциальных применений».
Читайте также:
- Джастин Бибер только что продал весь свой музыкальный каталог. Вот почему компании стремятся заключать такие масштабные сделки
- Moody’s понижает рейтинги Чикаго на фоне пенсионного кризиса
- Список фильмов 2023 года вызывает ажиотаж
Источник: www.ntv.de
Читайте также:
Обсуждение
Самые последние новости
