ابداع منسوجاتی که مردم و ساختمان ها را خنک می کند

محققان پارچه جدیدی ابداع کرده اند که می تواند صنعت پوشاک، ساخت و ساز و نگهداری مواد غذایی را متحول کرده و گرمای ناشی از خورشید و پرتو های حرارتی ساختمان های مجاور را کاهش دهد.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری بهار جاودانه به نقل ازاینترستینگ اینجینیرینگ ، محققان دانشکده مهندسی مولکولی پرتیزکر در دانشگاه شیکاگو منسوجات خنک کننده جدیدی ابداع کرده اند که هم نور مستقیم خورشید و هم پرتو های حرارتی را از کف خیابان ها و ساختمان ها در جزایر گرمایی شهری منعکس می کند.

این پارچه پوشیدنی می تواند به مقابله با افزایش امواج گرما ناشی از تغییرات آب و هوایی، به ویژه در محیط های شهری کمک کند.
این پارچه خاص که «پارچه لایه ای طیف انتخابی» (SSHF) نام دارد، به طور انتخابی تابش مادون قرمز میانی را از طریق یک روزنه اتمسفری خاص ساطع می کند و به طور قابل توجهی جذب گرما از محیط را کاهش می دهد.

این پژوهشگران می گویند پارچه های پیشرفته آنها در پوشاک، طراحی ساختمان، خودرو و نگهداری مواد غذایی کاربرد دارد.

مقابله با گرمای شهری

می توان از این پارچه خنک کننده برای ورزش در فضای باز استفاده کرد چرا که می تواند نور خورشید را به صورت پراکنده منعکس کرده و مانع از گرما زدگی افراد شود. با این حال، منابع گرمایی دیگری به جز خورشید در جزیره گرمایی شهری وجود دارد. علاوه بر تابش نور خورشید از بالا به پایین، شهروندان، تشعشعات حرارتی را از سنگفرش ها و ساختمان ها نیز از پایین و مجاور تجربه می کنند.

«رونگهویی وو» «Ronghui Wu» یکی از مجریان این پژوهش می گوید: مردم معمولا روی عملکرد یا طراحی مواد منسوجات خنک کننده تمرکز می کنند، اما برای تولید پارچه ای که پتانسیل کاربرد در زندگی واقعی را داشته باشد، باید محیط را در نظر گرفت.

مثال در نظر گرفتن محیط را می توان افرادی دانست که در مقابل خورشید می ایستند. آنها موادی می پوشند که نور مستقیم خورشید را منعکس می کند، اما این مواد فقط حدود 3 درصد از لباس های آنها – مانند کلاه، پوشش شانه و قسمت روی کفش هایشان – در واقع با این نور مستقیم روبرو هستند. 97 درصد باقیمانده لباس های آنها توسط پرتو های حرارتی از قسمت های مجاور و پایین گرم می شوند که پارچه های معمولی که گرما را به طور گسترده منتشر می کنند نمی توانند با آن مقابله کنند.

خورشید و پیاده رو ها انواع مختلفی از گرما را تولید می کنند که مهندسی را به چالش می کشد. این محققان می خواستند ماده ای بسازند که بتواند به طور موثر از کاربران در برابر هر دو نوع گرما محافظت کند.

از آنجایی که نور خورشید قابل مشاهده است و پرتو های حرارتی از ساختمان ها و کف خیابان و پیاده رو 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 را داشته باشد.

طرح SSHF دارای سه لایه است: یک لایه بالایی که اجازه می دهد گرمای خاصی به محیط خارج شود، یک لایه میانی ساخته شده از نانوسیم های نقره ای که مانع از ورود گرما می شود و یک لایه پشم زیرین که گرما را از پوست به لایه میانی منتقل می کند.

SSHF به دلیل ساختار منحصر به فرد فیبر نانومیکرو، 97 درصد نور خورشید را منعکس می کند. آزمایش های انجام شده، نشان می دهد این ماده، کاربر لباس های ورزشی در فضای باز را 2.3 درجه سانتیگراد و 8.9 درجه سانتیگراد خنک تر از ابریشم تجاری شده، می کند.

منسوجات نوآورانه محققان دانشگاه شیکاگو، جدا از استفاده در لباس، می تواند به عنوان یک سیستم خنک کننده غیرفعال برای تکمیل سیستم های گران تر و انرژی بر عمل کند.

محققان ادعا می کنند استفاده از این پارچه بسیار فراتر از پوشاک است. می توان یک نوع ضخیم تر از پارچه پوشیده با لایه ای از پلی اتیلن نامحسوس در کناره های خودرو ها یا ساختمان ها اعمال کرد تا دمای فضا های داخلی و هزینه ها را کاهش داده و ردپای کربن تهویه مطبوع را کمتر کرد.

به گفته این مبتکران این ماده که یک فرایند غیرفعال است و می تواند هزینه سیستم های خنک کننده، برق و انرژی را کاهش دهد. از این ماده جدید می توان برای حمل و نگهداری اقلامی مانند شیر استفاده کرد که در حضور گرما فاسد می شوند؛ اقدامی که نیاز به یخچال را کاهش می دهد.

نتایج این تحقیقات در نشریه Science منتشر شده است.