Физики создали ткань с асимметричной терморегуляцией
Данные показали, что одежда из предложенного материала позволяет достичь двоякой терморегуляции за счёт разницы между излучательными свойствами каждой из сторон. Диапазон температур составит от 11 до 24 градусов Цельсия, сообщило издание Physical Review Applied.
Разработчики пояснили, что тепло от человеческого тела является одним из наиболее интенсивных путей теплопередачи в пространство. Например, для человека, который мало двигается и находится в помещении, на излучение приходится примерно 50 процентов всех теплопотерь. Сама кожа нагревается за счёт метаболизма, излучая спектры с длиной волны в районе десяти микрон. Таким образом, можно управлять температурой, контролируя свойства ткани в этом диапазоне.
Материалы могут не только отражать излучение, но также поглощать и пропускать его. Для равновесия выполняется закон Кирхгофа: чем лучше тело поглощает, тем лучше оно излучает. Чтобы ткань лучше отдавала тепло, нужно сделать её поглощающей, а не наоборот. При соединении двух тканей с противоположным поглощением получается ткань, которая обладает разными термосвойствами, в зависимости от стороны, которой она обращена к телу.
Учёные предложили концепцию волокнистой ткани с этими характеристиками, используя структуры из массива волокон. Для отражающего слоя были выбраны изделия из металла, а для поглощающего — из диэлектрика, обладающего поглощением не более 25 микрон.
В итоге исследователям удалось выяснить, что металлические волокна скрещиваются для достаточного отражения поляризаций. Это натолкнуло на мысль о применении формализма, при котором роль напряжения играла разница температур, а ток заряда обеспечивал тепло. Физикам удалось понять, что одежда из подобной ткани будет поддерживать комфортный диапазон от 11 до 24 градусов. Такой материал превосходит любые материалы с двойной терморегуляцией.
Ранее учёные из Китая также представили подобную разработку, использовав в составе ткани цинк и медь. Они поглощают солнечный свет с одной стороны, а вторая сторона ткани из алюминия и полиметилметакрилата, охлаждает. Дополнительно этот материал способен вырабатывать электроэнергию и пропускает воздух как хлопок. Подобная одежда будет недорогой и сохранит свои особенности от пяти циклов стирки. Разработчики уверены, что их открытие скоро возьмут на вооружение производители, что навсегда изменит привычную всем людям одежду.
