По примеру кальмаров: инновационная ткань позволит шить одежду с регулируемой температурой

Слишком тепло в куртке, но слишком холодно без неё? Бренды спортивной одежды могут похвастаться тканями с регулируемой температурой. Новым шагом на пути к комфорту стал бы текстиль, который можно будет регулировать в соответствии с конкретными личными пожеланиями относительно температуры.


Вдохновлённые свойствами кожи кальмаров, изменяющей цвет, исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине разработали способ производства терморегулирующего материала, дышащего, моющегося и пригодного для сочетания с тканями. Такие материалы называют биоинспирированными композитами, то есть материалами сложного состава, созданными по примеру из живой природы.

Описание технологии опубликовали в журнале APL Bioengineering. Автор статьи Алон Городецкий сообщил, что кожа кальмара состоит из нескольких слоёв, которые взаимодействуют друг с другом для изменения окраски животного и узоров на нём. Некоторые слои содержат особые органы, называемые хроматофорами. Под действием мышц хроматофоры то расширяются, то сжимаются, и тем самым изменяется то, как кожа пропускает и отражает свет в пределах видимого спектра.

Однако кожа кальмара — лишь пример достижений природы, а не строгое руководство к действию. Поэтому изобретатели вместо того, чтобы манипулировать видимым светом, разработали композитный (многокомпонентный) материал, который работает в инфракрасном спектре. А всё потому, что при нагреве организма во время физической нагрузки, будь то, например, быстрая ходьба или бег, люди выделяют часть тепла в виде невидимого инфракрасного излучения. Видимым его делают тепловизионные камеры, или тепловизоры. На иллюстрации ниже — изображение собаки, сделанное через тепловизор.



Изобретённая одежда с функцией терморегуляции реагирует в зависимости от уровня такого излучения, то есть может точно подстраиваться под желаемую владельцем температуру. Материал состоит из полимера, покрытого медными «островками», и при растяжении он разъединяет «островки», тем самым изменяя способ передачи и отражения инфракрасного света. В результате технологическая новинка даёт возможность контролировать температуру одежды.

В своей предыдущей публикации в APL Bioengineering специалисты описали адаптивные инфракрасные свойства своего композитного материала на уровне компьютерной модели. На новом этапе проекта они усовершенствовали материал, сделав его моющимся, дышащим и встроенным в текстиль.

Изобретатели нанесли на композит тонкую плёнку, чтобы его можно было легко стирать, не повреждая. Чтобы сделать композит дышащим, разработчики проделали в нём множество отверстий. Изготовленный материал пропускал воздух и пар, как обычные хлопковые ткани. Затем создатели прикрепили материал к сетчатой основе, чтобы показать простоту интеграции в текстиль.

С помощью инфракрасной спектроскопии исследователи протестировали новинку, включая обогреватель с защитой от перегрева для проверки меняющихся терморегулирующих свойств. Даже с учётом того, на инновационный текстиль были одновременно нанесены тонкие плёнки, проделана в нём перфорация, а затем добавлена обычная ткань, терморегулирующие свойства материала не ухудшились.


— Городецкий.

Кроме того, производственный процесс, который настроили при разработке ткани, обещает прочие перспективы. Воздухопроницаемость, пригодность для стирки и совместимость с обычным текстилем были бы полезны при создании, например, моющейся электроники, тканей с электронными составляющими и трибоэлектрических материалов, поглощающих энергию благодаря возникающему при носке трению.