Бавовна давно вважається одним із найкомфортніших матеріалів у повсякденному житті — вона м’яка, тепла та приємна до тіла. Але у спорті та активному відпочинку її майже не використовують. Причина проста: бавовна легко вбирає вологу, швидко намокає і замість зігрівання починає відводити тепло від тіла, створюючи відчуття холоду.
Група китайських науковців запропонувала альтернативу, яка може змінити підхід до зимового одягу. Дослідники з Китайської академії наук створили синтетичну тканину, що поєднує «бавовняний» комфорт із водовідштовхувальними властивостями та здатністю активно керувати теплом.
Що це за матеріалРозробка отримала назву фазово-перехідний волокнистий аерогель (phase-change fiber aerogel, або PCFA Над ним працювали Шіхуї Чжан, Чжихуа Чжан, Куан Ші та їхні колеги.
Матеріал має доволі складну, але елегантну структуру: це мережа гідрофобних полімерних волокон, у яку вбудовані мікроскопічні капсули з вуглеводнем із фазовим переходом. Саме ці капсули відповідають за «розумну» поведінку тканини при зміні температури. За формою матеріал може нагадувати як пухкі бавовняні кульки,
так і тонке гнучке полотно — залежно від способу формування.
Як працює «розумна» тканинаГоловна особливість PCFA полягає в тому, що він здатен змінювати свою теплопровідність залежно від температури навколишнього середовища. При низьких температурах молекулярна структура вуглеводню змушує волокна «злипатися», утворюючи більш щільну структуру. У цьому стані матеріал накопичує та утримує тепло, працюючи як ефективний утеплювач.
Однак коли температура піднімається до приблизно 26,2 °C, структура вуглеводню змінюється. Волокна «розкриваються», і тканина починає активно віддавати накопичене тепло. Це дозволяє уникати перегріву та підтримувати більш стабільний мікроклімат біля тіла.
Результати лабораторних випробуваньУ серії тестів науковці перевіряли зразки матеріалу розміром приблизно 15×20 см. Результати виявилися доволі показовими.
По-перше тканина не вбирала ані водяної пари, ані крапель в умовах високої вологості, тоді як звичайна бавовна швидко насичувалася вологою.
По-друге матеріал справді демонстрував терморегулюючий ефект: він міг як накопичувати, так і віддавати тепло залежно від температури повітря,
як і передбачалося конструкцією.
У холодному середовищі при -25 °C експерименти показали ще одну важливу деталь: рука, загорнута в нову тканину, залишалася значно теплішою, ніж у випадку з бавовною тієї ж товщини.
Міцність і довговічністьОкрему увагу дослідники приділили зносостійкості матеріалу. Після 20 циклів прання тканина не втрачала волокна, зберігала свою «пухкість» і зберігала близько 97% здатності утримувати тепло. Це важливий показник, оскільки багато експериментальних матеріалів втрачають свої властивості після механічного впливу або багаторазового прання.
Перспективи використанняНа думку авторів дослідження, така технологія може знайти застосування насамперед у виробництві одягу для холодної погоди — від туристичного екіпірування до міського зимового одягу. Поєднання легкості, водовідштовхувальних властивостей і активної терморегуляції робить PCFA потенційно цікавою альтернативою як натуральним, так і синтетичним утеплювачам.
Дослідження було опубліковано в науковому журналі ACS Energy Letters і хоча технологія ще потребує подальшого розвитку, вона вже демонструє, як матеріали майбутнього можуть адаптуватися до умов навколишнього середовища в реальному часі.
