Тепло, как на Северном полюсе
Свитер из волокна, аналогичного шерсти белого медведя, согревает лучше пуховика
Природные материалы, из которых получается лучшая одежда для низких температур, возможно, утратят первенство. Свитер из волокна, схожего с шерстью белого медведя, обеспечивает такую же теплоизоляцию, как пухови ,— но пуховик впятеро толще.
Фото: Евгений Разумный, Коммерсантъ
Фото: Евгений Разумный, Коммерсантъ
Если наладить промышленное производство такого волокна, на рынке появятся очень теплая, легкая и прочная одежда для зимних видов спорта, обмундирование, внутренние слои скафандров и т. п., и не нужно будет использовать мех или пух животных, выразила надежду ведущий автор исследования, материаловед из Университета Чжэньцзян Гао Вэйвэй. Основу таких материалов создают из аэрогеля, который обычно используется для теплоизоляции зданий.
Но если делать материал только из аэрогеля, он получится слишком хрупким, его не удастся вплетать в обычный текстиль без потери уникальных теплоизолирующих свойств. А особенно плохо то, что он потеряет большую часть своих свойств уже после первых стирок. Волоски меха белого медведя стали источником технологии, которая позволила исправить недостатки аэрогеля: шерстинка внутри имеет пустоты, но снаружи защищена плотной оболочкой — водонепроницаемой, гибкой и прочной.
Гао и ее коллеги использовали метод, известный как прядение замораживанием, который они ранее использовали для изготовления волокон из раствора, полученного из тутового шелкопряда, чтобы создать нити волокон аэрогеля, имитирующие пористую внутреннюю структуру меха белого медведя. Чтобы воспроизвести внешнюю оболочку, исследователи покрыли аэрогель тонким слоем эластичного материала под названием термопластичный полиуретан, который часто используется в спортивной одежде и снаряжении.
Аэрогель невозможно растянуть более чем на 2% от его существующей длины без повреждения, но композитное волокно, сделанное по образцу шерстинок белых медведей, вернулось к своей первоначальной длине после растяжения при 1000% деформации, а значит, оно приобрело принципиально иные свойства. Изоляционные свойства волокна также сохранялись после того, как его растягивали в два раза свыше 10 тыс. раз, и оно не меняло свою структуру или форму, когда его погружали в воду, сушили или красили.
Исследователи связали свитер из волокна аэрогеля и сравнили его теплоизоляционные характеристики с пуховиком, шерстяным свитером и хлопковым топом с длинными рукавами. Команда наняла добровольца для ношения каждого предмета одежды в комнате, охлажденной до –20 °C, и измерила температуру поверхности четырех предметов одежды, чтобы оценить, насколько хорошо они сохраняют тепло.
Свитер, сделанный из материала, похожего на шерсть белого медведя, был в пять раз тоньше пуховика, он имел лучшую изоляцию из всех предметов одежды. Средняя температура его поверхности составила 3,5 °C, тогда как температура пуховика составила 3,8 °C, что указывает на то, что он выделял немного больше тепла, чем свитер. Рубашки из хлопка и шерсти имели наименьшую изоляционную способность: средняя температура поверхности составляла 10,8 °C и 7,2 °C соответственно. Изоляция свитера из аэрогеля не ухудшилась после нескольких отжимов в стиральной машине.
По материалам статьи.