Textil z plastu, který ochlazuje povrch těla

29. září 2016

Inženýři ze Stanfordské univerzity pod vedením Yi Cuie vyvinuli levný na polyetylénu založený textil, který v podobě oděvu umí z těla odvádět teplo mnohem efektivněji, než jiné dosud používané přírodní či syntetické textilní materiály.

Ve svém článku v časopise Science výzkumníci poznamenali, že se tato nová třída textilních materiálů může stát základem pro oděvy, které udrží v horkých dnech přijatelně nízkou teplotu lidského těla i bez naplno puštěné klimatizace. Tento způsob tedy podle výzkumníků ze Stanfordu může uspořit značné množství energie.

Efektivní odpařování potu

Nebude třeba tak intenzivně chladit celé budovy, když bude možno relativně chladit samotná lidská těla, navíc pasivním způsobem, nevyžadujícím přísun elektrické energie. Nové materiály umožňují odvádět teplo dvěma způsoby, což tělo dohromady přivede na úroveň teploty o dva stupně Celsia nižší, než kdyby měl na sobě uživatel oděv z bavlny podobné tloušťky.

Prvním způsobem chlazení nového plastického textilu je schopnost odpařování potu skrze vrstvu materiálu. To je samozřejmě něco, co zvládá i řada běžných textilních materiálů. Materiál vyvinutý na Stanfordské univerzitě má však k dispozici ještě druhý a v tomto oboru naprosto novátorský chladící mechanismus. Plastický textil totiž ve velké míře propouští také infračervené elektromagnetické záření, vysílané tělem nositele. Všechny objekty na Zemi, včetně našich těl, se totiž zbavují části tepla ve formě infračerveného záření.

Chladivé elektromagnetické záření

Jde o neviditelnou avšak zcela neškodnou složku světla, tedy elektromagnetického záření. Pokrývky z běžných textilií nás většinou hřejí, protože zachytávají tělem vysílané infračervené tepelné záření v těsné blízkosti těla. „V případě v místnosti sedící osoby odchází z jejího těla ve formě infračerveného záření asi 40 až 60 procent celkové v těle produkované tepelné energie”, řekl Shanhui Fan, profesor elektrického inženýrství se specializací na fotoniku, který se zabývá viditelným i neviditelným světlem. „Doposud se však málokdo zabýval výzkumem nebo návrhem textilu, mezi jehož funkce by patřilo zvýšené propouštění infračerveného záření.”

Aby mohli stanfordští výzkumníci vyvinout textil s podobnou funkčností, museli v zájmu tohoto cíle využít mnoho poznatků z oblastí nanotechnologie, fotoniky a chemie. Pak mohli z polyetylénu, ze kterého se mj. vyrábějí kuchyňské mikroténové fólie, vyrobit materiál, vyznačující se všemi požadovanými vlastnostmi. Těmi hlavními jsou volný průchod pro infračervené záření, vzduch a vodní páru a neprůhlednost v oblasti viditelného světla.

Průchod pro infračervené záření

Nejjednodušší bylo přitom dosáhnout právě volného průchodu pro infračervené záření. Tuto vlastnost má totiž i zcela obyčejná a nijak neupravená polyetylénová fólie. Tato fólie je však neprostupná pro vodní páru a je naopak zcela průhledná pro viditelné světlo, takže ji nelze použít pro výrobu oděvů. Výzkumníci ze Stanfordu však tyto problémy vyřešili najednou.

Nejdříve použili formu nanopolyetylénu, který se běžně používá při výrobě baterií a má specifickou strukturu s nanopóry. Tato forma polyetylénu je neprůhledná pro viditelné záření, avšak průhledná pro záření infračervené, je tedy schopna propouštět v této formě tělesné teplo. Potom vědci upravili průmyslový nanopolyetylén pomocí jeho smočení v zdraví neškodlivých chemikáliích, což dostatečně rozšířilo zmíněné nanopóry a umožnilo molekulám vodní páry proniknout skrz fólii vyrobenou z této plastické hmoty.

Potom byl nový materiál z plastu schopen „dýchat” podobně jako textil přírodního původu. Výsledkem byla jednovrstvá fólie, která splňovala základní podmínky pro výrobu „chladivého” materiálu.

Tři vrstvy

Aby se však tento velmi tenký materiál více podobal textilu, vědci vytvořili celkem trojvrstvý materiál, v němž dvě vrstvy byly tvořeny takto speciálně zpracovaným polyetylénem a třetí je oddělující vrstva mezi nimi byla vyrobena ze sítě z bavlny, což dodalo materiálu pevnost a tloušťku.

Když potom vědci porovnali tepelně pohltivé vlastnosti nového „chladivého” materiálu a bavlněné tkaniny, zjistili, že bavlna zahřála pokožku na úroveň o 2 stupně Celsia vyšší než nová látka vyrobená z polyetylénu s rozšířenými póry (nejnižší teplotu samozřejmě měla zcela nezakrytá pokožka). Osoba oblečená do polyetylénové textílie tedy potřebuje menší míru chlazení pomocí větráků nebo klimatizace.

Podle expertů by tato změna mohla snížit energetickou náročnost chlazení budov až o desítky procent. Vědci se nyní snaží o další zdokonalení a úpravy polyetylénového textilu. Např. do látky přidávají barevné pigmenty, textury a provádějí s ním další oděvní úpravy.

Zdroje: Phys.Org, ScienceDaily, Science Magazine, Youtube

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio

Více z pořadu

E-shop Českého rozhlasu

Starosvětské příběhy lesníků z časů, kdy se na Šumavě ještě žilo podle staletých tradic.

Václav Žmolík, moderátor

ze_světa_lesních_samot.jpg

3x Karel Klostermann

Koupit

Komplet obsahuje dva šumavské romány Ze světa lesních samot, V ráji šumavském a povídkový soubor Mrtví se nevracejí z pera klasika české literatury Karla Klostermanna (1848 - 1923), který tomuto kraji zasvětil celé své dílo.