Трое инженеров из Массачусетского университета в Амхерсте изобрели ткань, которая завершила 80-летний поиск синтетического текстиля по образцу меха белого медведя. Результаты, недавно опубликованные в журнале ACS Applied Materials & Interfaces , уже перерабатываются в коммерчески доступные продукты.
Белые медведи живут в одних из самых суровых условий на земле, не обращая внимания на арктические температуры до -50 по Фаренгейту. Хотя у медведей есть много приспособлений, которые позволяют им процветать, когда температура резко падает, с 1940-х годов ученые сосредоточили внимание на одном, в частности: на их мехе. Как, задается вопросом научное сообщество, мех белого медведя сохраняет тепло?
Обычно мы думаем, что способ согреться — это защитить себя от непогоды. Но есть и другой способ: одно из главных открытий последних нескольких десятилетий заключается в том, что многие полярные животные активно используют солнечный свет для поддержания своей температуры, и мех белого медведя является хорошо известным примером.
Ученые десятилетиями знали, что частью секрета медведей является их белый мех. Можно подумать, что черный мех лучше поглощает тепло, но оказывается, что мех белых медведей чрезвычайно эффективно пропускает солнечное излучение к коже медведей.
«Но мех — это только половина уравнения», — говорит старший автор статьи Триша Л. Эндрю, адъюнкт-профессор химии и адъюнкт химического машиностроения в Массачусетском университете в Амхерсте. «Другая половина — черная кожа белых медведей».
Как объясняет Эндрю, мех белого медведя, по сути, представляет собой натуральное оптоволокно, проводящее солнечный свет к коже медведя, которая поглощает свет, нагревая медведя. Но мех также исключительно хорошо препятствует тому, чтобы теперь уже нагретая кожа излучала все это с трудом завоеванное тепло. Когда светит солнце, это похоже на толстое одеяло, которое согревает себя, а затем удерживает это тепло рядом с вашей кожей.
Что Эндрю и ее команда сделали, так это разработали двухслойную ткань, верхний слой которой состоит из нитей, которые, подобно меху белого медведя, проводят видимый свет к нижнему слою, сделанному из нейлона и покрытому темным материалом под названием PEDOT. PEDOT, как и шкура белого медведя , эффективно согревает.
На самом деле настолько эффективно, что куртка из такого материала на 30% легче, чем такая же куртка из хлопка, но будет держать вас в комфорте при температуре на 10 градусов ниже, чем может выдержать хлопковая куртка, пока светит солнце или комната хорошо освещена.
«Отопление помещений потребляет огромное количество энергии, в основном получаемой из ископаемого топлива», — говорит Уэсли Виола, ведущий автор статьи, защитивший докторскую диссертацию. в химическом машиностроении в UMass и сейчас работает в стартапе Эндрю, Soliyarn, LLC.
«Хотя наш текстиль действительно сияет в солнечные дни, как верхняя одежда, структура, улавливающая свет и тепло, работает достаточно эффективно, чтобы можно было представить себе использование существующего внутреннего освещения для непосредственного обогрева тела. Сосредоточив энергетические ресурсы на «личном климате» вокруг тела, этот подход может быть быть гораздо более устойчивым, чем статус-кво».
