ابداع منسوجاتی که مردم و ساختمان‌ها را خنک می‌کند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل ازاینترستینگ اینجینیرینگ ، محققان دانشکده مهندسی مولکولی پرتیزکر در دانشگاه شیکاگو منسوجات خنک کننده جدیدی ابداع کرده‌اند که هم نور مستقیم خورشید و هم پرتو‌های حرارتی را از کف خیابان‌ها و ساختمان‌ها در جزایر گرمایی شهری منعکس می‌کند.

این پارچه پوشیدنی می‌تواند به مقابله با افزایش امواج گرما ناشی از تغییرات آب و هوایی، به ویژه در محیط‌های شهری کمک کند.

این پارچه خاص که «پارچه لایه‌ای طیف انتخابی» (SSHF) نام دارد، به طور انتخابی تابش مادون قرمز میانی را از طریق یک روزنه اتمسفری خاص ساطع می‌کند و به طور قابل توجهی جذب گرما از محیط را کاهش می‌دهد.

این پژوهشگران می‌گویند پارچه‌های پیشرفته آنها در پوشاک، طراحی ساختمان، خودرو و نگهداری مواد غذایی کاربرد دارد.

مقابله با گرمای شهری‌

می‌توان از این پارچه خنک کننده برای ورزش در فضای باز استفاده کرد چرا که می‌تواند 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 سنگفرش‌ها و ساختمان‌ها نیز از پایین و مجاور تجربه می‌کنند.

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

مثال در نظر گرفتن محیط را می‌توان افرادی دانست که در مقابل خورشید می‌ایستند. آنها موادی می‌پوشند که نور مستقیم خورشید را منعکس می‌کند، اما این مواد فقط حدود ۳ درصد از لباس‌های آنها - مانند کلاه، پوشش شانه و قسمت روی کفش هایشان - در واقع با این نور مستقیم روبرو هستند. ۹۷ درصد باقیمانده لباس‌های آنها توسط پرتو‌های حرارتی از قسمت‌های مجاور و پایین گرم می‌شوند که پارچه‌های معمولی که گرما را به طور گسترده منتشر می‌کنند نمی‌توانند با آن مقابله کنند.

خورشید و پیاده رو‌ها انواع مختلفی از گرما را تولید می‌کنند که مهندسی را به چالش می‌کشد. این محققان می‌خواستند ماده‌ای 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 پرتو‌های حرارتی از ساختمان‌ها و کف خیابان و پیاده رو‌های یک جزیره گرمایی شهری مادون قرمز است، محققان مجبور شدند پارچه را به گونه‌ای طراحی کنند که به طور همزمان دو مجموعه متفاوت از ویژگی‌های نوری را داشته باشد.

طرح SSHF دارای سه لایه است: یک لایه بالایی که اجازه می‌دهد گرمای خاصی به محیط خارج شود، یک لایه میانی ساخته شده از نانوسیم‌های نقره‌ای که مانع از ورود گرما می‌شود و یک لایه پشم زیرین که گرما را از پوست به لایه میانی منتقل می‌کند.

SSHF به دلیل ساختار منحصر به فرد فیبر نانومیکرو، ۹۷ درصد نور خورشید را منعکس می‌کند. آزمایش‌های انجام شده، نشان می‌دهد این ماده، کاربر لباس‌های ورزشی در فضای باز را ۲.۳ درجه سانتیگراد و ۸.۹ درجه سانتیگراد خنک‌تر از ابریشم تجاری شده، می‌کند.

منسوجات نوآورانه محققان دانشگاه شیکاگو، جدا از استفاده در لباس، می‌تواند به عنوان یک سیستم خنک کننده غیرفعال برای تکمیل سیستم‌های گران‌تر و انرژی بر عمل کند.

محققان ادعا می‌کنند استفاده از این پارچه بسیار فراتر از پوشاک است. می‌توان یک نوع ضخیم‌تر از پارچه پوشیده با لایه‌ای از پلی اتیلن نامحسوس در کناره‌های خودرو‌ها یا ساختمان‌ها اعمال کرد تا دمای فضا‌های داخلی و هزینه‌ها را کاهش داده و ردپای کربن تهویه مطبوع را کمتر کرد.

به گفته این مبتکران این ماده که یک فرایند غیرفعال است و می‌تواند هزینه سیستم‌های خنک کننده، برق و انرژی را کاهش دهد. از این ماده جدید می‌توان برای حمل و نگهداری اقلامی مانند شیر استفاده کرد که در حضور گرما فاسد می‌شوند؛ اقدامی که نیاز به یخچال را کاهش می‌دهد.

نتایج این تحقیقات در نشریه Science منتشر شده است.