Свитер из аэрогелевого волокна оказался теплее пухового

Инженеры-химики и материаловеды из Чжэцзянского университета, КНР, разработали аэрогелевое волокно нового типа. Свитер из такой пряжи оказался теплее аналогичного пухового, то есть связанного из отборной тонкой шерсти.


Сначала — об основе инновационной пряжи. Аэрогели — это класс материалов, представляющих собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной, например, воздухом. Распространены аэрогели на основе аморфного диоксида кремния, глинозёмов, а также оксидов хрома и олова. Такие материалы отличаются крайне низкой плотностью, прочностью, прозрачностью, жаростойкостью, чрезвычайно низкой теплопроводностью, в общем — высокими звуко- и теплоизоляционными свойствами.

Изобрели аэрогели ещё в 1930-х и используют в различных целях, в том числе в космических аппаратах НАСА. Соблазняясь высокими теплоизоляционными свойствами аэрогелей, материаловеды пытались изготовить из них волокна в том числе для создания тёплого текстиля. Но прежние попытки не удавались: те первые аэрогелевые ткани плохо пропускали влагу, то есть, что называется, не дышали, да и прочностью не блистали. Но вот исследователи из Китая придумали, как исцелить такие изъяны.

Проект начался с попытки воссоздать тепловые свойства меха полярных медведей. Белые медведи славятся тем, что отлично приспособились к морозам. Их шерстинки под микроскопом оказались пористыми внутри и плотными снаружи. В погоне за похожими характеристиками для искусственного материала китайские материаловеды создали то, что называют теперь инкапсулированным аэрогелевым волокном.

Изобретатели пряли базовое вещество по мере его замораживания, и так добились золь-гель перехода. Золь-гель переход — процесс превращения мелкодисперсного раствора базового вещества в гель. Такое явление возможно или при разных условиях: увеличении концентрации частиц, изменении степени кислотности либо ионной силы раствора, а также при охлаждении. Последним вариантом и воспользовались в лаборатории Чжэцзянского университета. Полученный материал подвергли сублимационной сушке, то есть влагу выморозили. А затем на инновационные будущие нити нанесли полутвёрдое покрытие.

Результат представлял собой тонкое волокно круглого сечения, и его можно было выпускать любой длины. Разработчики подчеркнули, что для получения такого текстиля не нужна дополнительная обработка, что обещает существенное удешевление при запуске в массовое производство.

На следующем этапе учёные изготовили партию длинных прядей, из которых и связали первый в своём роде свитер. То, насколько он получился тёплым, испытали при морозе до −20 °C. И утверждают, что одежда из аэрогеля оказалась теплее аналогичных вязаных вещей из пуха, шерсти и хлопка.

Не щадя удивительный образец ради научной истины, материаловеды из КНР со свойственным им трудолюбием принялись растягивать свитер ни много ни мало 10 тыс. раз. И убедились, что он практически не пострадал.

Изобретатели в своей публикации в журнале Science также отметили, что волокно можно окрашивать. И это рисует в уме картину из воображаемого будущего, как одна модница спрашивают другую, а не аэрогелевые ли свитера с оленями и Сантой выгуливают подруга с мужем в мороз и без пальто.