Исследователи из инженерного колледжа Грейнджера при Иллинойском университете в Урбане-Шампейне разработали текстиль на основе нанокомпозита оксида циркония (ZrO₂), который сочетает пассивное радиационное охлаждение и сбор биомеханической энергии в одном материале. Ткань пригодна для создания функциональной одежды без внешних систем и многослойных конструкций.
Диоксид циркония обладает высоким показателем преломления, что делает его эффективным в рассеивании солнечного света. Новый текстиль отражает 96% поступающего солнечного излучения, а его излучательная способность в среднем инфракрасном диапазоне достигает 97% — это позволяет эффективно отводить тепло от тела в виде инфракрасного излучения. При солнечном свете на открытом воздухе ученые зафиксировали температуру ткани примерно на 3–6 °C ниже температуры окружающего воздуха. Для сравнения: человек обычно ощущает разницу в 1 °C.
Второе свойство ZrO₂ — диэлектрические характеристики, позволяющие накапливать трибоэлектрический заряд при контакте с другим материалом. Когда человек двигается, его кожа соприкасается с тканью, и повторяющиеся механические движения генерируют электрический импульс. Пиковая плотность мощности около 47 мВт/м² и стабильный электрический выход дают более 30 000 циклов работы. Этого недостаточно для зарядки телефона, но достаточно для питания датчиков и управляющих сигналов: подключенный датчик может указывать на движение пользователя, а уровень сигнала — на интенсивность движения.
Исследователи объединили ткань с нижележащим проводящим текстильным слоем, создав адаптивную систему терморегулирования. В состоянии покоя пассивное радиационное охлаждение поддерживало низкую температуру, а при движении трибоэлектричество генерировало сигнал, который активировал проводящий слой и запускал нагрев. Важно уточнить: сам материал ZrO₂ тепла не производил — он лишь подавал сигнал. Проводящий слой был оснащен собственной электроникой, включая нагревательные элементы, источник постоянного тока, твердотельное реле и микропроцессор Arduino.
По мнению ученых, такой подход вполне может прижиться и в других системах — например, в тканях, вшитых в ночную одежду, где технология способна активировать сигнализацию при заданном уровне движения.
Читайте также нашу статью о том, как российские ученые создали каркас для мягких тканей с управляемой жесткостью.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
