Los científicos de materiales de la Universidad de Duke han desarrollado un material liviano que atrapa la energía térmica cuando está seco, pero abre una serie de pequeñas rejillas de ventilación para dejar escapar el calor cuando una persona comienza a sudar. Las rejillas de ventilación se cierran nuevamente para retener el calor una vez que se secan.
Utilizando la física en lugar de la electrónica para abrir las rejillas de ventilación, el material tiene el potencial de ser un parche en varios tipos de ropa para ayudar a que el usuario se sienta cómodo en una amplia gama de situaciones.
El enfoque se describe en línea el 15 de diciembre en la revista Avances científicos.
"Las personas que están esquiando o haciendo senderismo en un clima más frío generalmente usan capas para poder ajustar la cantidad de calor que atrapa su ropa a medida que su cuerpo se calienta", dijo Po-Chun Hsu, profesor asistente de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en Duke."Pero al colocar estratégicamente parches de un material que pueda dejar salir el calor cuando una persona está sudando, uno podría imaginarse haciendo un textil de una sola pieza para todos".
Cuando intentó por primera vez hacer un material de doble propósito, Hsu recurrió al nailon. Es económico, liviano y suave, y Hsu sabía que si se corta en solapas, el nailon se riza un poco sobre sí mismo cuando un lado está expuesto a la humedad..
Sin embargo, el nailon no es conocido por hacer ropa particularmente abrigada, por lo que Hsu agregó una capa de plata que atrapa el calor en la parte superior. Esperando que el peso de la plata atascara las solapas de nailon, trató de hacer la capa tan delgada comoposible. Pero para su sorpresa, la adición de plata en realidad hizo que las solapas se doblaran aún más.
Después de experimentar con varios espesores de plata, Hsu descubrió una mancha de Ricitos de Oro de alrededor de 50 nanómetros, 2.000 veces más delgada que una hoja de papel. Cualquier más delgada y los fenómenos no serían tan fuertes. Cualquier más gruesa y el peso de la plata comenzóinterfiriendo con la apertura de las rejillas de ventilación.
Desconcertado por lo que estaba sucediendo exactamente en su mesa de laboratorio, Hsu se volvió hacia Cate Brinson, Sharon C. y Harold L. Yoh, III Profesor Distinguido y Presidente Donald M. Altstadt de Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales en Duke. Trabajando consu estudiante de posgrado, Boran Ma, Brinson pudo proporcionar una explicación.
"Es sorprendente y contrario a la intuición, pero agregar algo pesado encima de un polímero en realidad puede hacer que se doble y se abra más", dijo Brinson. "Todo se reduce a que la plata se contrae y el nailon se expande".
Brinson y Ma explicaron que cuando la capa inferior de nailon se moja, quiere expandirse como una sábana que se tira de sus lados. Pero debido a que está adherida a la plata en la parte superior, no puede estirarse en esas direcciones. Lo más fácilLa opción restante es que el material de dos capas se enrolle, permitiendo que el nailon se expanda mientras obliga a la plata a encogerse.
En los experimentos, los investigadores crearon un parche del tamaño de una mano humana con aletas de unos pocos milímetros de largo, aproximadamente del tamaño de una uña. En comparación con un tejido tradicional promedio representado por una mezcla de poliéster y spandex, el materiales aproximadamente un 16% más cálido cuando está seco con las solapas cerradas y un 14% más frío cuando está húmedo con las solapas abiertas. En conjunto, el híbrido de nailon y plata puede expandir la zona de confort térmico en un 30%. Según Hsu, este enfoque tiene ventajas sobre lasmétodos para ventilar el calor a través de ropa abrigada, como colocar cremalleras debajo de las axilas.
"Queremos que se ventilen las partes del cuerpo que sudan, que no son necesariamente las axilas", dijo Hsu. "Nuestro pecho y espalda necesitan más ventilación, pero el esfuerzo para desabrochar estas áreas, si hay cremalleras disponibles, escasi lo mismo que simplemente quitarse la ropa ".
En el futuro, Hsu está trabajando para hacer que las rejillas de ventilación sean lo más pequeñas posible sin perder su efectividad. También está explorando el uso de una capa superior de nanocompuestos que podría hacer que el material tenga cualquier color sin cambiar sus atributos térmicos.
"Espero que si podemos encontrar el método de corte por láser adecuado para crear solapas muy pequeñas y unir el parche a la ropa, podamos crear este efecto sin que parezca que estamos usando un disfraz", dijo Hsu. "Con suficiente trabajo, este tipo de material podría verse muy similar al que usamos hoy ".
Este trabajo fue apoyado por el programa DMREF de la National Science Foundation CMMI-1818574 y el programa CSSI CSSI-1835677.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: el contenido puede editarse por estilo y longitud.
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