Команда инженеров, материаловедов и химиков из Нанкайского университета в Китае разработала метаткань, которая обеспечивает терморегуляцию тела. Она не только согревает в холод, но и охлаждает в жару.
Разработана ткань с активной терморегуляций: зимой она греет, летом — охлаждает
Команда инженеров, материаловедов и химиков из Нанкайского университета в Китае разработала метаткань, которая обеспечивает терморегуляцию тела. Она не только согревает в холод, но и охлаждает в жару. Ткань включает в себя гибкие солнечные панели и гибкие электрокалорические элементы. Дополнительные источники питания этой ткани не нужны.
Гибкий элемент, включаемый в ткань. Nankai University
Пока трудно сказать, насколько удобной будет такая одежда, но в идеале, конечно, это очень круто: такая куртка подойдет на любое время года.
Предыдущие модели пытались расширить возможности одежды путем добавления нагревательных или охлаждающих элементов, но до сих пор такие изделия оказывались слишком громоздкими для общего использования. Теперь ученым удалось создать действительно легкую и удобную ткань. При создании ткани использован любопытное свойство, которым обладают некоторые материалы — электрокалорический эффект.
Электрокалорический эффект
В электрокалорическом материале атомы обладают электрической поляризацией — небольшим дисбалансом в распределении электронов, в результате чего у атомов возникает «плюсовой» и «минусовой» полюс.
Пока материал остается в покое, поляризация этих атомов постоянно меняется в случайных направлениях. Но когда материал подвергается воздействию электрического поля, все электростатические полюса мгновенно выравниваются, как волосы, расчесанные в одном направлении. Этот переход от беспорядка к порядку означает, что энтропия электронов — физический способ измерения беспорядка — внезапно падает.
По законам термодинамики общая энтропия системы не может уменьшиться, поэтому если где-то она падает, то где-то еще должна увеличиться. Единственная возможность для материала избавиться от лишнего беспорядка — это перелить его в свою кристаллическую структуру. Тогда атомы начинают вибрировать быстрее, и это приводит к повышению температуры.
Если выключить электрическое поле, то возникает обратный эффект: поляризации снова становятся хаотичными, и энтропия «вытекает» из атомной решетки керамики, унося с собой тепло. В результате решетка становится холоднее температуры окружающей среды и может охлаждать ткань.
Таким образом включая и выключая питание можно управлять температурой ткани.
«Он зимой тебя согреет, летом холодом обвеет»
Всепогодная одежда
В основе новой ткани лежит органический фотоэлектрический модуль в сочетании с двунаправленным электрокалорическим устройством. Поскольку оба они гибкие, полученное устройство можно интегрировать в ткань, используемую для изготовления одежды.
Такая одежда может обеспечивать согревающий или охлаждающий эффект в зависимости от погоды. Исследовательская группа отмечает, что тестовая одежда, изготовленная по их технологии, сама быстро реагирует на изменения температуры окружающей среды.
Испытания показали, что одежда способна поддерживать температуру кожи в диапазоне от 32,0°C до 36,0°C, даже когда температура окружающей среды варьировалась от 12,5°C до 37,6°C.
Можно ли будет постирать такую одежду в стиральной машине, ученые не сообщают.