در تلاش برای مقابله با افزایش امواج گرمایی ناشی از تغییرات آب و هوایی، محققان پارچه خنک کننده پوشیدنی ایجاد کرده اند که با چنین پدیده ای به ویژه در محیط های شهری مقابله می کند.
پارچه خنک کننده که پارچه سلسله مراتبی انتخابی طیفی (SSHF) نام دارد، به طور انتخابی تابش مادون قرمز میانی را از طریق یک پنجره اتمسفر خاص ساطع می کند و به طور قابل توجهی جذب گرما از محیط را کاهش می دهد.
به گفته محققان دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر شیکاگو (PME)، پارچه های پیشرفته آنها در پوشاک، طراحی ساختمان و ماشین و نگهداری مواد غذایی کاربرد دارد.
مقابله با گرمای شهری با پارچه خنک کننده
به منظور جلوگیری از کور شدن تماشاگران، پارچه خنک کننده موجود برای ورزش های فضای باز، نور خورشید را به صورت پراکنده منعکس می کند. با این حال، منابع گرمایی دیگری به جز خورشید در جزیره گرمایی شهری وجود دارد.
به گفته محققان، تشعشعات حرارتی از سنگفرش ها و ساختمان ها، ساکنان شهرها را با گرمای شدید از پایین و به طرفین، در حالی که خورشید از بالا می پزد، منفجر می کند.
رونجیو وو، محقق فوق دکترا در PME و یکی از نویسندگان این مطالعه، در بیانیه ای گفت: “مردم معمولاً روی عملکرد یا طراحی مواد منسوجات خنک کننده تمرکز میکنند. برای ساختن پارچه خنک کننده ای که پتانسیل کاربرد در زندگی واقعی را داشته باشد، باید محیط را در نظر گرفت.”
محققان نمونه ای از در نظر گرفتن محیط را برجسته می کنند: افرادی که در زیر نور خورشید ایستاده اند. آنها از موادی استفاده می کنند که نور مستقیم خورشید را منعکس می کند، اما فقط حدود 3 درصد از لباس های آنها – مانند کلاه، روکش شانه، و رویه کفش هایشان – در واقع با این نور مستقیم روبرو هستند.
97 درصد باقیمانده لباس های آنها توسط تشعشعات حرارتی از کناره ها و پایین گرم میشوند، که پارچه های معمولی که گرما منتشر میکنند نمیتوانند با آن مقابله کنند.
خورشید و پیاده رو انواع مختلفی از گرما را تولید می کنند که چالش مهندسی قابل توجهی را ارائه می دهد. این تیم نیاز به ایجاد ماده ای داشت که بتواند به طور موثر از پوشندگان در برابر هر دو نوع گرما محافظت کند.
مواد خنک کننده نسل بعدی
از آنجایی که نور خورشید قابل مشاهده است و تشعشعات حرارتی از ساختمان ها و روسازی های یک جزیره گرمایی شهری مادون قرمز است، محققان مجبور شدند پارچه را به گونه ای طراحی کنند که به طور همزمان دو مجموعه متفاوت از ویژگی های نوری داشته باشد.
طرح SSHF دارای سه لایه است: یک لایه رویی که اجازه می دهد تا گرمای خاصی به اتمسفر فرار کند، یک لایه میانی ساخته شده از نانوسیم های نقره ای که مانع از ورود گرما می شود و یک لایه پشم پایین که گرما را از پوست به لایه میانی منتقل می کند.
SSHF به دلیل ساختار منحصر به فرد نانو فیبر میکرو، 97 درصد نور خورشید را منعکس می کند. آزمایشات نشان داد که این ماده 2.3 درجه سانتیگراد (4.1 درجه فارنهایت) خنک تر از پارچه های ورزشی استقامتی در فضای باز و 8.9 درجه سانتیگراد (16 درجه فارنهایت) خنک تر از ابریشم تجاری شده است.
منسوجات نوآورانه تیم PME، جدا از استفاده در منسوجات، میتواند به عنوان یک سیستم خنک کننده غیرفعال برای تکمیل سیستم های گرانتر و انرژی بر عمل کند.
محققان ادعا می کنند که استفاده از آن بسیار فراتر از پوشاک است. برای کاهش دمای داخلی و کاهش هزینه و ردپای کربن تهویه مطبوع، میتوان از پارچه ضخیم تری که با لایه ای نامحسوس از پلی اتیلن پوشانده شده است، در کناره های خودروها یا ساختمان ها استفاده شود. این ماده همچنین ممکن است برای حمل و نگهداری اقلامی مانند شیر استفاده شود که در غیر این صورت در گرما خراب می شوند و نیاز به یخچال را کاهش می دهند.
سنژی سوی، کاندیدای دکترا در PME و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: “شما می توانید در هزینه های خنک کننده، برق و انرژی بسیار صرفه جویی کنید. زیرا این یک فرآیند غیرفعال است.”
جزئیات مطالعه این تیم در مورد پارچه خنک کننده در مجله Science منتشر شد.
دیدگاهتان را بنویسید