technika
dodano: 2016-12-21
2016: Idee zmieniające świat

UBRANIE NA UPAŁY
Ubrania z nanoporowatych tkanin ułatwią odprowadzenie ciepła i zmniejszą zapotrzebowanie na klimatyzację

Wraz z ocieplaniem się klimatu ludzie będą coraz częściej włączać klimatyzatory. Ale chłodzenie wymaga energii, której uzyskanie jest związane z emisją gazów cieplarnianych. W Stanach Zjednoczonych w wyniku wykorzystnia klimatyzatorów w skali roku do atmosfery dostaje się ponad 100 mln ton dwutlenku węgla.

Yi Cui, profesor inżynierii materiałowej ze Stanford University, chciałby chłodzić ludzi za pomocą samych ubrań. Nawet lekkie ubrania wykonane z bawełny absorbują promieniowanie podczerwone emitowane przez nasze ciała i utrudniają odprowadzenie ciepła. Cui i jego zespół zainteresowali się używanym w akumulatorach litowo-jonowych nanoporowatym polietylenem, w skrócie nanoPE, który pozwala uciec promieniowaniu. Co więcej, w przeciwieństwie do nowoczesnych tkanin używanych w strojach sportowych, których efekt chłodzący jest związany z poceniem, odzież z nanoPE byłaby skuteczna nawet bez potu.

Nanoporowaty polietylen, którego cena nie różni się od ceny tkaniny bawełnianej, jest dostępny w postaci cienkich arkuszy z porami o średnicy od 50 do 1000 nm. Nie przeszkadzają one w ucieczce promieniowania podczerwonego, ale rozpraszają światło białe, sprawiając, że materiał jest nieprzezroczysty. (Zwykły polietylen jest przezroczysty, co oczywiście jest wadą w przypadku odzieży.) Arkusze nanoPE wyglądają jak delikatny plastik i nie przypominają materiału na ubrania. Zespół Cui zmienił nanoPE w tkaninę, pokrywając polimer substancją odprowadzającą wodę i tworząc kanapkę z dwóch jego warstw rozdzielonych bawełnianą siateczką. Tak otrzymaną strukturę nakłuwa się mikroigłami, aby ułatwić przepływ powietrza. Cui stwierdził, że taka tkanina pozwalała skuteczniej chłodzić powierzchnię symulującą ludzką skórę; tę samą ilość ciepła dawało się odprowadzić przy różnicy temperatury mniejszej o 2°C niż w przypadku bawełny. Zespół opublikował wyniki badań we wrześniu 2016 roku w Science. „Jeżeli nosilibyśmy ubranie z nanoPE w otoczeniu o temperaturze niewiele niższej niż temperatura ciała, odczuwalibyśmy chłód” – wyjaśnia Cui. W upalne dni nadal będziemy chcieć używać klimatyzacji, ale termostat będzie można ustawić na wyższą wartość. Jak wykazują badania, nawet kilka stopni różnicy może zmniejszyć zużycie energii o połowę.

Zespół musi jeszcze zbadać trwałość tkaniny z nanoporowatego polietylenu, jej walory użytkowe i skuteczność chłodzenia w zetknięciu z ludzką skórą, a także wpływ dodawania barwników. Jeżeli materiał przejdzie skutecznie te testy, to, jak przewiduje Cui, najpierw znajdzie zastosowanie w ubraniach roboczych w fabrykach i szpitalach.    A.S.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 01/2017 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
09/2017
10/2016 - specjalny
Kalendarium
Wrzesień
21
W 2003 r. amerykańska sonda kosmiczna Galileo spłonęła w atmosferze Jowisza.
Warto przeczytać
Historia Polski pełna jest mitów, półprawd, przemilczeń i niedomówień. Różne jej wątki bywały w ciągu wieków retuszowane, poprawiane i wygładzane, by w końcu przybrać postać miłej dla ucha opowieści – stawały się narodowymi mitami.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

dodano: 2016-12-21
2016: Idee zmieniające świat

UBRANIE NA UPAŁY
Ubrania z nanoporowatych tkanin ułatwią odprowadzenie ciepła i zmniejszą zapotrzebowanie na klimatyzację

Wraz z ocieplaniem się klimatu ludzie będą coraz częściej włączać klimatyzatory. Ale chłodzenie wymaga energii, której uzyskanie jest związane z emisją gazów cieplarnianych. W Stanach Zjednoczonych w wyniku wykorzystnia klimatyzatorów w skali roku do atmosfery dostaje się ponad 100 mln ton dwutlenku węgla.

Yi Cui, profesor inżynierii materiałowej ze Stanford University, chciałby chłodzić ludzi za pomocą samych ubrań. Nawet lekkie ubrania wykonane z bawełny absorbują promieniowanie podczerwone emitowane przez nasze ciała i utrudniają odprowadzenie ciepła. Cui i jego zespół zainteresowali się używanym w akumulatorach litowo-jonowych nanoporowatym polietylenem, w skrócie nanoPE, który pozwala uciec promieniowaniu. Co więcej, w przeciwieństwie do nowoczesnych tkanin używanych w strojach sportowych, których efekt chłodzący jest związany z poceniem, odzież z nanoPE byłaby skuteczna nawet bez potu.

Nanoporowaty polietylen, którego cena nie różni się od ceny tkaniny bawełnianej, jest dostępny w postaci cienkich arkuszy z porami o średnicy od 50 do 1000 nm. Nie przeszkadzają one w ucieczce promieniowania podczerwonego, ale rozpraszają światło białe, sprawiając, że materiał jest nieprzezroczysty. (Zwykły polietylen jest przezroczysty, co oczywiście jest wadą w przypadku odzieży.) Arkusze nanoPE wyglądają jak delikatny plastik i nie przypominają materiału na ubrania. Zespół Cui zmienił nanoPE w tkaninę, pokrywając polimer substancją odprowadzającą wodę i tworząc kanapkę z dwóch jego warstw rozdzielonych bawełnianą siateczką. Tak otrzymaną strukturę nakłuwa się mikroigłami, aby ułatwić przepływ powietrza. Cui stwierdził, że taka tkanina pozwalała skuteczniej chłodzić powierzchnię symulującą ludzką skórę; tę samą ilość ciepła dawało się odprowadzić przy różnicy temperatury mniejszej o 2°C niż w przypadku bawełny. Zespół opublikował wyniki badań we wrześniu 2016 roku w Science. „Jeżeli nosilibyśmy ubranie z nanoPE w otoczeniu o temperaturze niewiele niższej niż temperatura ciała, odczuwalibyśmy chłód” – wyjaśnia Cui. W upalne dni nadal będziemy chcieć używać klimatyzacji, ale termostat będzie można ustawić na wyższą wartość. Jak wykazują badania, nawet kilka stopni różnicy może zmniejszyć zużycie energii o połowę.

Zespół musi jeszcze zbadać trwałość tkaniny z nanoporowatego polietylenu, jej walory użytkowe i skuteczność chłodzenia w zetknięciu z ludzką skórą, a także wpływ dodawania barwników. Jeżeli materiał przejdzie skutecznie te testy, to, jak przewiduje Cui, najpierw znajdzie zastosowanie w ubraniach roboczych w fabrykach i szpitalach.    A.S.