Инженеры создали «умную» ткань, которая регулирует температуру тела
Исследователи из инженерного колледжа Грейнджера при Университете Иллинойса (США) создали текстильный материал, который одновременно помогает охлаждать тело и реагирует на движения человека. О разработке сообщает университет. Ее основу составляет нанокомпозит на базе диоксида циркония, который можно наносить методом 3D-печати.
Материал рассчитан на работу без сложной многослойной конструкции. Он отражает около 96% поступающего солнечного излучения, поэтому нагревается значительно меньше обычной ткани. Одновременно поверхность эффективно отдает тепло тела в виде инфракрасного излучения.
В испытаниях на открытом воздухе температура нового текстиля была примерно на 3–6 °C ниже температуры окружающего воздуха. Исследователи отмечают, что материал обладает излучательной способностью около 97% в среднем инфракрасном диапазоне. Это позволяет ему отводить тепло не только от солнца, но и от самого человека.
Электричество от движений
У материала есть и другая особенность. При контакте с кожей и повторяющихся движениях возникает трибоэлектрический заряд. Это тот же принцип, из-за которого после ходьбы по ковру иногда возникает небольшой статический разряд.
Получаемой энергии недостаточно для зарядки смартфона, однако она может использоваться как электрический сигнал для датчиков и другой носимой электроники. В исследовании, опубликованном в журнале Advanced Science, ученые сообщили о пиковой плотности мощности около 47 мВт/м². Материал сохранял стабильный электрический отклик более чем после 30 000 циклов.
Сила сигнала зависит от характера движения, поэтому текстиль способен не только обнаруживать активность человека, но и передавать информацию о ее интенсивности.
Ткань может управлять другими устройствами
Исследователи проверили эту возможность на экспериментальной системе терморегуляции. Когда человек оставался неподвижным, материал обеспечивал пассивное охлаждение. При движении возникающий электрический сигнал включал нагревательный элемент в другом текстильном слое.
При этом сам материал из диоксида циркония тепло не вырабатывал. Он лишь формировал сигнал, который передавался системе управления. В экспериментальной установке использовались нагреватели, источник постоянного тока, твердотельное реле и микропроцессор Arduino.
Авторы считают, что такой принцип можно использовать не только для регулирования температуры одежды. Например, встроенный в ночную одежду текстиль сможет подавать сигнал при обнаружении определенного уровня движения. В перспективе подобные материалы могут объединять функции охлаждения, датчиков и управления носимыми устройствами в одном текстильном покрытии.
