New Kitchen Wrap Kleidung würde uns helfen, cool zu bleiben

Wenn ein neues, kostengünstiges, auf Kunststoff basierendes Textil in Kleidung eingewebt wird, kann es Ihren Körper weitaus effizienter kühlen, als es mit den natürlichen oder synthetischen Stoffen in der Kleidung möglich ist, die wir heute tragen.

Wissenschaftler sagen, die neue Stofffamilie könnte die Basis für Kleidungsstücke werden, die Menschen in heißen Klimazonen ohne Klimaanlage kühlen.

"Wenn man die Person kühlen kann und nicht das Gebäude, in dem sie arbeiten oder leben, wird das Energie sparen", sagt Yi Cui, Associate Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften an der Stanford University.

Im Journal beschrieben WissenschaftDas neue Material funktioniert, indem es dem Körper ermöglicht, Wärme auf zwei Arten abzulassen, die dem Träger ein Gefühl von fast 4 Grad Fahrenheit geben würden, als wenn er Baumwollkleidung tragen würde.

Es kühlt ab, indem Schweiß durch das Material verdunsten kann, was schon gewöhnliche Stoffe tun. Das Material bietet jedoch einen zweiten, revolutionären Kühlmechanismus: Wärme, die der Körper emittiert, wenn Infrarotstrahlung durch das Kunststoffgewebe hindurchtritt.

Alle Objekte, einschließlich unserer Körper, werfen Wärme in Form von Infrarotstrahlung ab, einer unsichtbaren und gutartigen Wellenlänge des Lichts. Decken wärmen uns, indem wir die Infrarotwärme nahe am Körper einfangen. Die aus unserem Körper austretende Wärmestrahlung macht uns im Dunkeln durch Nachtsichtbrillen sichtbar.

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"Vierzig bis sieben Prozent unserer Körperwärme werden als Infrarotstrahlung abgegeben, wenn wir in einem Büro sitzen", sagt Shanhui Fan, Professor für Elektrotechnik, der sich auf Photonik spezialisiert hat, nämlich das Studium von sichtbarem und unsichtbarem Licht. "Aber bis jetzt gab es wenig oder gar keine Forschung über die Gestaltung der Wärmestrahlungseigenschaften von Textilien."

Verbesserung auf Plastikfolie

Um das Textil zu entwickeln, mischten die Forscher Nanotechnologie, Photonik und Chemie zu Polyethylen - dem klaren, anhaftenden Kunststoff, den wir als Küchenverpackung verwenden - eine Reihe von Eigenschaften, die im Bekleidungsmaterial erwünscht sind: Durch sie können Wärmestrahlung, Luft und Wasserdampf durchdringen und es ist für sichtbares Licht undurchsichtig.

Die einfachste Eigenschaft bestand darin, Infrarotstrahlung durch das Material strömen zu lassen, da dies eine Eigenschaft von herkömmlichem Polyethylen-Lebensmittelverpackungsmaterial ist. Natürlich ist Küchenkunststoff wasserundurchlässig und somit als Kleidung unbrauchbar. Die Tatsache, dass es durchsichtig ist, hilft auch nicht viel. Die Forscher haben diese Mängel nacheinander angegangen.

Zuerst fanden sie eine Variante von Polyethylen, die üblicherweise in der Batterieherstellung verwendet wird und eine spezifische Nanostruktur aufweist, die für sichtbares Licht undurchlässig ist, jedoch für Infrarotstrahlung transparent ist, die Körperwärme entweichen lassen könnte. Dies stellte ein Basismaterial bereit, das für sichtbares Licht aus Gründen der Bescheidenheit undurchsichtig, aber für Zwecke der Energieeffizienz thermisch transparent war.

Dann modifizierten sie das industrielle Polyethylen, indem sie es mit gutartigen Chemikalien behandelten, um zu ermöglichen, dass Wasserdampfmoleküle durch Nanoporen in dem Kunststoff verdampfen, so dass der Kunststoff wie eine natürliche Faser atmen kann, sagt der Postdoktorand Po-Chun Hsu.

Dies führte zu einem einlagigen Material, das die drei grundlegenden Kriterien für ein Kühlgewebe erfüllte. Um dieses dünne Material stoffähnlicher zu machen, entwickelten sie eine dreilagige Version: zwei Blätter aus behandeltem Polyethylen, getrennt durch ein Baumwollgewebe für Stärke und Dicke.

Kühler als Baumwolle

Um das Kühlpotential ihres dreilagigen Konstrukts gegenüber einem Baumwollgewebe vergleichbarer Dicke zu testen, legten sie ein kleines Muster jedes Materials auf eine Oberfläche, die so warm war wie die bloße Haut und maß, wie viel Wärme jedes Material enthielt.

"Wenn man etwas trägt, fällt etwas Hitze ein und die Haut wärmer", sagt Fan. "Wenn die Wärmeabstrahlung unsere einzige Sorge wäre, dann wäre es am besten, nichts zu tragen."

Der Vergleich zeigte, dass das Baumwollgewebe die Hautoberfläche 3.6 F wärmer als das kühlende Textil machte. Der Unterschied bedeutet, dass eine Person, die mit dem neuen Material verkleidet ist, sich weniger geneigt fühlt, einen Ventilator oder eine Klimaanlage anzuschalten.

Die Arbeit setzt sich an mehreren Fronten fort, einschließlich des Hinzufügens von mehr Farben, Texturen und stoffähnlichen Eigenschaften zu dem Material. Die Anpassung eines bereits in der Batterieindustrie in Massenproduktion hergestellten Materials könnte die Erstellung von Produkten erleichtern.

"Wenn Sie ein Textil herstellen wollen, müssen Sie in der Lage sein, große Mengen kostengünstig herzustellen", sagt Cui.

Die Forschung eröffnet neue Wege der Erkundung, um die Dinge passiv zu kühlen oder zu erhitzen, ohne die Verwendung von äußerer Energie, indem sie Materialien abstimmen, um Infrarotstrahlung abzuleiten oder einzufangen, sagt Fan.

"Im Nachhinein sieht einiges von dem, was wir gemacht haben, sehr einfach aus, aber es ist, weil nur wenige wirklich die Strahlungseigenschaften von Textilien untersucht haben."

Quelle: Stanford University

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