ביגוד המקרר את הלובשים אותו

חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד הצליחו לפתח חומר פלסטי זול שיוכל להוות את הבסיס לפיתוחם של בגדים המקררים את הלובשים אותם, תוך הפחתת נפח השימוש במזגנים

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]
חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד הצליחו לפתח חומר פלסטי זול שיוכל להוות את הבסיס לפיתוחם של בגדים המקררים את הלובשים אותם, תוך הפחתת נפח השימוש במזגנים.

בתארם את המחקר בכתב העת המדעי היוקרתי Science, החוקרים מציעים כי משפחה חדשה זו של בדים תוכל להפוך בעתיד הקרוב לבסיס לביגוד שישמור את האנשים בסביבה קרירה ומצוננת באקלים חם ללא כל צורך בשימוש במזגנים. "אם אתה מקרר את האדם במקום לקרר את המבנה בו הוא עובד או נמצא, תוכל לחסוך אנרגיה רבה", אמר Yi Cui, פרופסור במחלקה למדעי החומרים וההנדסה באוניברסיטת סטנפורד. החומר החדש פועל בצורה המאפשרת לגוף לפלוט חום בשני אופנים ולגרום ללובש את הבגד להתקרר במספר מעלות.

החומר מקרר את הגוף בכך שהוא מאפשר לזיעה להתנדף דרכו, מנגנון שבדים רגילים כבר מבצעים כיום. אולם, החומר החדש מספק מנגנון קירור שני, פורץ דרך: הוא מאפשר לחום שהגוף פולט בצורת קרינה תת-אדומה לעבור דרך הבד החדשני. כל העצמים, לרבות הגוף שלנו, פולטים חום בצורת קרינה תת-אדומה המורכבת מאורכי גל של אור בלתי נראה. למשל, מעילים מחממים אותנו על ידי כליאת החום של הקרינה התת-אדומה הנפלטת מהגוף שלנו. קרינה תרמית זו הנפלטת מהגוף היא שגורמת לנו להיות מזוהים בחשיכה על ידי אחרים כאשר הם משתמשים במשקפות לראיית לילה. "כאשר אנו ישובים במשרד שלנו, בין ארבעים לשישים אחוזים מהחום הנפלט מגופנו מורכבים מקרינה תת-אדומה", אומר הפרופסור להנדסת חשמל Shanhui Fan. "אולם, עד היום כמעט ולא התקיים כל מחקר בנוגע לאפיון תכונות הקרינה התרמית של בדים".
המחקר עצמו שילב תחומים של הדמיות מחשב, ננוטכנולוגיה, פוטוניקה וכימיה על מנת לייצר פוליאתילן – אותו פלסטיק שקוף ונדבק המשמש אותנו במטבח לעטיפות כריכים למשל, בעל תכונות נדרשות לשימוש כחומר ביגוד: הוא מאפשר לקרינה תרמית, לאוויר ולאדי מים לעבור דרכו ובנוסף – הוא אטום לאור נראה. התכונה החשובה ביותר הייתה האפשרות של קרינה תת-אדומה לעבור דרך החומר. בשלב הראשון, החוקרים השתמשו במודלים ממוחשבים על מנת להבין טוב יותר מהן התכונות של פוליאתילן נקבובי. התוצאות של המודלים סיפקו טווח רחב של אורכי גל אופטיים אפשריים, החל מאור נראה ועד תת-אדום. "באמצעות כיוונון אוסף של פרמטרים הצלחנו לזהות את טווח גודל הנקבוביות שהיה הטוב ביותר למטרות בדים, טווח כזה שהיה אטום לחלוטין לאור נראה ובו בזמן שקוף במיוחד בטווח אורכי הגל התרמיים," אמר החוקר הראשי.

בעזרת התוצאות שהתקבלו מהמודלים הממוחשבים, החוקרים מצאו גרסה של פוליאתילן הנפוצה בתעשיית הסוללות שהיא בעלת ננו-מבנה ספציפי בעל התכונות הרצויות – אטום לאור נראה ושקוף לקרינה תת-אדומה, כך שיאפשר לחום הנפלט מהגוף להשתחרר לאוויר. בשלב הבא החוקרים שינו את הפוליאתילן הידוע באמצעות תגובה שלו עם כימיקלים רגילים על מנת לאפשר למולקולות של אדי מים לצאת דרכו ולהתנדף דרך ננו-הנקבים שבפלסטיק. החוקרים הראו כי בד כותנה מחמם את העור יותר מאשר בד הקירור החדשני שהם יצרו. החוקרים ממשיכים בעבודתם במספר כיוונים, לרבות הוספת צבעים, מרקמים ותכונות רצויות אחרות לבדים. שימוש בשיטות הייצור התעשייתיות שכבר קיימות עבור הפוליאתילן המקורי המשמש בתעשיית הסוללות יוכל להביא לייצור פשוט יותר של המוצרים החדשניים.
תקציר המאמר
הידיעה על המחקר

מדידות תרמיות של ננו-פוליאתילן (nanoPE) ושל בדים אחרים: משמאל לימין – עור חשוף, ננו-פוליאתילן, כותנה וטייבק [באדיבות Stanford University]