ابداع یک پوشش خنک‌کننده برای روزهای داغ تابستان

محققان به تازگی پوشش خنک‌کننده بادوام بر پایه گچ برای منسوجات ابداع کرده‌اند، که می‌تواند دمای هوای زیر پارچه را تا منفی 13.33 درجه سانتی‌گراد کاهش دهد.

به گزارش تک‌ناک، در حالی که یک سری منسوجات وجود دارند که پرتوهای خورشید را منعکس، یا گرما را از بدن دور می‌کنند، گزینه‌های فعلی به الیاف بوتیک یا فرایندهای تولید پیچیده نیاز دارند.

اما این فناوری جدید پایدار با استفاده از کربنات کلسیم و باریم سولفات، نور UV و نزدیک به مادون قرمز را منعکس می‌کند و راحتی را بدون مصرف انرژی افزایش می‌دهد.

دوام این پوشش خنک‌کننده از طریق آزمایش‌های شبیه‌سازی تأیید شده است و نویدبخش استفاده در آب و هوای گرم می‌باشد.

هر فردی که وقت خود را در بیرون از خانه سپری می‌کند، در گرمای سوزان تابستان، می‌تواند از این پارچه خنک‌کننده بهره ببرد.

ایوان دی. پاتمیا، که یکی از محققان این نوآوری است، نتایج تیم خود را در نشست پاییز انجمن شیمی آمریکا (ACS) ارائه خواهد کرد.

تریشا ال اندرو، یکی دیگر از محققان این مطالعه گفت: «اگر زیر نور خورشید بروید، به‌طور فزاینده‌ای داغ می‌شوید، چرا که بدن و لباس‌های شما نور ماوراء بنفش (UV) و مادون قرمز نزدیک را از خورشید جذب می‌کنند و تا زمانی که شما زنده هستید، بدن شما گرما تولید می‌کند.»

نساجی پایدار

به منظور راحتی بیشتر مردم در بیرون، دانشمندان منسوجاتی تولید کرده‌اند که به طور همزمان اشعه‌های خورشید را منحرف و گرمای طبیعی بدن را خارج می‌کنند.

فرایندی که به عنوان خنک‌کننده تابشی شناخته می‌شود.

برخی از این مواد دارای ذرات مصنوعی شکستن نور هستند، مانند دی اکسید تیتانیوم یا اکسید آلومینیوم، که در یک سری الیاف چرخانده شده جاسازی شده‌اند.

برخی دیگر از پلیمرهای آلی مانند پلی وینیلیدین دی فلوراید استفاده می‌کنند، که به مواد پرفلوئوروآلکیل و پلی فلوروآلکیل معروف به PFAS یا مواد شیمیایی دائمی در فرایند تولید خود برای ایجاد منسوجات بازتابنده نور نیاز دارند.

اما به گفته اندرو، تولید این مواد برای تجاری‌سازی پایدار نیست.

بنابراین او سؤالی در ذهن خود داشت که آیا می‌توانیم یک پوشش نساجی ایجاد کنیم که همان کار را با استفاده از مواد طبیعی یا بی‌خطر انجام دهد؟

روش جدید پوشش خنک‌کننده

پیش از این، اندرو و همکاران او یک تکنیک ساده برای اعمال پوشش‌های پلیمری بادوام روی پارچه ایجاد کردند که رسوب بخار شیمیایی (CVD) نام داشت.

این روش سنتز و رسوب را در یک مرحله ترکیب می‌کند، که پیوند یک لایه پلیمری نازک روی منسوجات تجاری با مراحل کمتر و اثرات زیست محیطی کمتر نسبت به روش‌های دیگر برای چسباندن پوشش‌ها است.

بنابراین با الهام از گچ بر پایه سنگ آهک خردشده، که در طول تاریخ برای خنک نگه داشتن خانه‌ها در مکان‌های بسیار آفتابی استفاده می‌شد، این تیم تحقیقاتی روی ابداع فرایندی برای ادغام کربنات کلسیم که جزء اصلی در سنگ آهک و گچ است و باریم سولفات سازگار با محیط زیست روی پلیمر اعمال شده توسط CVD کار کردند.

ذرات کوچک کربنات کلسیم در انعکاس طول موج‌های مرئی و نزدیک به IR خوب هستند و ذرات باریم سولفات نور UV را منعکس می‌کنند.

اثربخشی و مقیاس‌پذیری

محققان برای تولید مربع‌های کوچک پارچه، یک لایه پلی (2-هیدروکسی اتیل آکریلات) به ضخامت 5 میکرومتر اعمال کردند.

مربع‌های به دست آمده با پلیمر را به طور مکرر در محلول‌های حاوی یون‌های کلسیم یا باریم و محلول‌های حاوی یون‌های کربنات یا سولفات فرو کردند.

با هر فرورفتن، کریستال‌ها بزرگ‌تر و یکنواخت‌تر می‌شوند و پارچه ظاهری گچی و مات ایجاد می‌کند.

پاتمیا در این باره توضیح داد: «با تغییر تعداد چرخه‌های غوطه‌وری، می‌توان ذرات را تنظیم کرد تا به توزیع اندازه ایدئال (قطر بین 1 تا 10 میکرومتر) برای انعکاس نور UV و نور نزدیک به IR برسند.»

محققان در یک روز آفتابی که دما بیش از 32.22 درجه سانتی‌گراد بود، توانایی خنک‌کنندگی پارچه‌های با پوشش جدید و بدون این پوشش را در محیط بیرون آزمایش کردند.

آنها دمای هوای زیر پارچه با پوشش خنک‌کننده جدید را مشاهده کردند که 13.33- درجه سانتی‌گراد سردتر از دمای محیط در اواسط بعدازظهر بود.

به عنوان ارزیابی نهایی پوشش خنک‌کننده معدنی-پلیمر، محققان اصطکاک و تأثیر مواد شوینده لباسشویی را در ماشین لباسشویی شبیه‌سازی کردند.

آنها متوجه شدند که پوشش خنک‌کننده از بین نمی‌رود و ماده توانایی خنک کنندگی خود را حفظ می‌کند.

اندرو بیان کرد: «تاکنون در فرایندها، ما به دلیل اندازه تجهیزات آزمایشگاهی خود محدود شده بودیم.»

پاتمیا نیز تأکید کرد: موضوعی که تکنیک ما را منحصربه‌فرد می‌کند این است که می‌توانیم این پوشش خنک‌کننده را روی هر پارچه تجاری موجود انجام دهیم و آن را به محصولی تبدیل کنیم که می‌تواند مردم را خنک نگه دارد.»

وی ادامه داد: «این کار بدون هیچ ورودی برق است و ما می‌توانیم احساس گرمای یک فرد را کاهش دهیم، که می‌تواند منبع ارزشمندی باشد که در آن افراد برای خنک ماندن در محیط‌های بسیار گرم تلاش می‌کنند.»