Vo videu, ktoré udáva vedca materiálov a chemického inžiniera Alona Gorodetského na ceste k jeho najnovšiemu vynálezu, sa z rias objavuje chobotnica ako skákanie v hororovom filme. Tvor sa z maskovacieho sfarbenia posunie tak rýchlo, že sa zdá, že sa zhmotňuje z morskej vody. Toto „pozoruhodné“ video, hovorí docent na Kalifornskej univerzite v Irvine, „skutočne zmenilo dráhu mojej kariéry, pretože som začal pracovať na materiáloch inšpirovaných hlavonožcami.“ Gorodetsky sa nedávno inšpiroval chobotnicou - konkrétne jej farbou. - výmena pokožky - vytvorenie nového materiálu, ktorý dokáže udržať alebo vypustiť nastaviteľné množstvo tepla. „Materiál Thermocomfort“, ako jeho tím opisuje v časopise Nature Communications, má celý rad potenciálnych použití, od tepelne regulovateľných odevov až po energeticky úsporné povlaky na strechách.
Chobotnice majú orgány nazývané chromatofóry, ktoré sa môžu rýchlo rozširovať a sťahovať, a to od špičkových bodov po farebné škvrny 14 krát širšie za menej ako sekundu. Meniace sa rozmery ich škvŕn znamenajú, že rôzne vlnové dĺžky svetla sa môžu odrážať z určitého bodu na koži zvieraťa v závislosti od toho, či sa svaly chobotnice zmenšili alebo zväčšili chromatofóry. Namiesto pozorovania vĺn viditeľného svetla sa Gorodetsky a jeho tím zaujímali o odrážanie infračerveného svetla, ktoré cítime ako teplo. Vedci vyrobili materiál, ktorý sa skladá z tenkej vrstvy medi - ktorá veľmi efektívne odráža infračervené teplo - na vrchu pružnej, v podstate menej odrážajúcej vrstvy gumy. Medená vrstva je potiahnutá vlasovými trhlinami, takže keď je materiál termokomfort potiahnutý, reflexné kúsky medi sa od seba oddeľujú, čo umožňuje teplo uniknúť cez polymér (gumu) medzi nimi.
Gorodetsky má praktickú analógiu, ktorá vysvetľuje vynález jeho laboratória: „Predstavte si, že máte zamrznuté jazero alebo zamrznutý oceán a je pokryté ľadovými kerami, všetky tieto kúsky ľadu, ktoré sú všetky zoskupené vedľa seba. Takto materiál v podstate vyzerá v neaktívnom a nenatiahnutom stave. Keď ho roztiahnete, roztiahnete všetky ľadové vločky od seba, takže v našom prípade môžete vidieť polymér pod nimi. “Keď teplo zasiahne polymér medzi„ múčkami “medi, prenáša sa cez materiál namiesto odrážania. späť k svojmu zdroju. Vďaka medenej vrstve je materiál - „extrémne ľahká, elastická guma“ - podľa Gorodetského slov - lesklý, aj keď jeho farba sa pri napínaní zosvetľuje.
V najteplejších zatepľovačoch (alebo sa odráža späť k telu) sa teplo zachytáva takmer rovnako efektívne ako vesmírna prikrývka, ktorá zvlnená hliníková fólia vyzerá ako materiál, ktorý sa používa na odrážanie slnečného žiarenia vo vesmíre a na udržanie telesného tepla maratónov po pretekoch., Puzdro vyrobené z termokomfortného materiálu zvýšilo teplotu predlaktia používateľa takmer o jeden stupeň Celzia, v blízkosti tepelnej energie vesmírnej prikrývky. Ale termoregulačný materiál je tiež pôsobivo univerzálny. Pri rôznych stupňoch napínania môže nositeľom pohodlne dosiahnuť rozpätie 8, 2 stupňa Celzia (zhruba 15 stupňov Fahrenheita). Keď je to 30 percent natiahnuté, pripomína to izolačnú schopnosť rúna Columbia Omni-Heat; pri 50-percentnom natiahnutí materiál udržuje teplo v podobnej vlne. Keď vedci natiahli termokomfortný materiál na dvojnásobok pôvodnej dĺžky, teplo ním prešlo, akoby to bola bavlna. A dokonca aj potom, čo vedci tento materiál tisíckrát expandovali a sťahovali, opakované použitie ho nenosilo.
Pretože materiál termokomfort bol testovaný s medenou ako vnútornou vrstvou dotýkajúcou sa pokožky nositeľa, znamenalo to, že udržiaval používateľa v teple, keď bol v kompaktnom stave, udržiavaním tepla v tele. Ak by ste však materiál prevrátili, Gorodetsky hovorí, že by udržujte teplo mimo, ako lesklý slnečný tieň umiestnený na čelnom skle auta.
V dokumente Nature Communications inžinieri kladú najrôznejšie aplikácie, medzi nimi aj možnosť, že termokomfortný materiál by mohol hrať úlohu pri znižovaní množstva energie venovanej udržiavaniu mierneho priestoru, čo predstavuje tretinu spotreby energie komerčných a obytných budov. budovy po celom svete. Gorodetsky tvrdí, že výroba tohto materiálu by mala byť taká lacná ako hromadné prikrývky na priestor, ktoré stoja REI pod 4 doláre, a ich natiahnutie vyžaduje minimálnu energiu v porovnaní s nákladmi na energiu tepelného čerpadla alebo klimatizačného systému. Predstavuje si poťahy striech a okien z medeného materiálu alebo vrstvené na stany alebo iné vonkajšie vybavenie na reguláciu toku tepla. Mohol by byť použitý, uvažuje, na pomoc pri rozptyle tepla z elektroniky (napríklad si predstavte o tom, ako rýchlo sa môže notebook nepohodlne zahriať). Gorodetsky tiež spomína menšie, každodenné aplikácie, ako sú kontajnery s obsahom Tupperware, aby jedlo rýchlo schladzovalo.
Gorodetsky tvrdí, že jeho laboratórium je veľmi nadšené dopadom materiálu na oblečenie. „Keby ste mali bundu, ktorú by mohli nosiť všetci, a každý človek by sa mohol prispôsobiť tak, aby sa udržiaval pohodlne v širšom teplotnom rozsahu, potom stačí vložiť omnoho menej energie, aby sa budova udržala pri jedinej teplote, “ vysvetľuje.
Tím požiadal o patent, hoci prísť na to, ako hromadne vyrábať termokomfortný materiál, je ďalším krokom predtým, ako nájde komerčné aplikácie. „Prevod tejto špecifickej [inovácie v oblasti materiálových vied] priamo na odevy si vyžaduje omnoho viac inžinierstva, “ hovorí Lucy Dunne, čo-riaditeľka University of Minnesota Wearable Technology Lab, ktorá sa nezúčastnila výskumu. „Najväčší otáznik pre mňa, “ hovorí Dunne, je: „Ako sa dá natiahnuť?“ Dunne vznášal niekoľko možností, od nízko-technologických popruhov, ktoré prispôsobujú tesnosť odevu, až po futuristicky znejúcu myšlienku integrácie je to s materiálmi, ktoré sú vyškolené na zmenu tvaru na základe tepelných spúšťačov. Dunne tvrdí, že ďalšou výzvou v oblasti inžinierstva bude zaistiť, aby bola tkanina termokomfortu dostatočne priedušná, aby uspokojila očakávania spotrebiteľov v oblasti pohodlia.
Dunne vidí tento materiál ako potenciálne užitočný vo vojenských maskovacích zariadeniach, ktoré pomáhajú skryť vojakov pred infračervenými senzormi. Zdá sa, že záujem o termoregulačnú nositeľnú technológiu rastie. Medzi súčasné prístupy patria zariadenia ako Embr Wave, ktoré slúžia ako náramok „osobného termostatu“, ktorý vedie elektrický prúd keramickými alebo kovovými doskami, alebo jej vlastný výskum zahŕňajúci vodivé vlákno do bezprstových manžiet, ktoré distribuujú teplo po ruke nositeľa., Existujú materiály odrážajúce infračervené žiarenie, ako sú pokrývky vesmíru alebo Columbia Omni-Heat, ale zabudovaná izolačná nastaviteľnosť materiálu Gorodetskyho termokomfortu ho odlišuje.
Nabudúce sa ocitnete chladne a schmatnete si „kancelársky sveter“. Len si pomyslite: Možno jedného dňa budete mať na sebe medenú bundu a všetko, čo sa vám udrží, je iba dotykom tlačidla alebo potiahnutím za rukáv.,
