Новейшая разработка ученых из Университета Ватерлоо открывает захватывающие перспективы в области создания «умной» одежды. Ими был создан уникальный материал, способный нагреваться под воздействием солнечных лучей. Всего за 10 минут пребывания на солнце эта ткань может повысить свою температуру на 30 градусов Цельсия, предлагая экологически чистую альтернативу традиционным методам обогрева в холодное время года.
В отличие от привычной теплой одежды с подогревом, которая полагается на металлические или керамические нагревательные элементы и требует внешнего источника питания, новая ткань функционирует совершенно иначе. Традиционные системы, хотя и эффективны, несут потенциальные риски, связанные с безопасностью использования внешних источников энергии. Революционное изобретение университета Ватерлоо полностью избавляет от необходимости в подобных источниках питания, используя вместо этого энергию солнца.
Секрет уникальных свойств ткани заключается в использовании проводящих полимерных наночастиц, внедренных в ее волокна. Под воздействием солнечного света эти частицы активируются, генерируя тепло и повышая температуру ткани до 30°C. Примечательно, что материал не только нагревается, но и обладает функцией визуального контроля температуры: он способен менять цвет, сигнализируя об изменениях температуры. Это достигается за счет термохромных красителей, интегрированных в структуру ткани.
Разработкой инновационного материала занималась команда исследователей из Университета Ватерлоо, а именно из факультета химической инженерии, под руководством профессора Юнин Ли. К команде также присоединились ученые из Китая – Чаося Ван и Фанцин Ге, представляющие Колледж текстильной науки и инженерии Университета Цзяннань. Их совместные усилия позволили создать ткань, которая может стать прорывом в индустрии носимых технологий.
Процесс создания волокна, из которого впоследствии ткут ткань, основан на масштабируемом методе мокрого прядения. В качестве наночастиц используются полианилин и полидопамин, которые усиливают поглощение света и улучшают фототермическое преобразование. Матрицей для прядения служит термопластичный полиуретан, обеспечивающий эластичность и прочность материала. Термохромные красители добавляют ткани функцию обратимого изменения цвета, позволяя визуально отслеживать температурные колебания.
Созданное волокно отличается не только способностью к нагреву, но и высокой прочностью и практичностью. Оно может растягиваться до пяти раз от своей первоначальной формы, не теряя своих свойств. Ткань выдерживает до двух десятков стирок, сохраняя как функциональность, так и внешний вид после растяжения и стирки. Функция изменения цвета обеспечивает встроенный механизм контроля температуры, повышая безопасность и удобство использования для потребителя.
В настоящее время исследовательская группа продолжает работу над усовершенствованием технологии, фокусируясь на поиске более экономически выгодных альтернатив полидопамину. Основная цель – сделать «умную» ткань более доступной для широкого применения. Дальнейшие разработки направлены на масштабирование производственного процесса и снижение себестоимости, сохраняя при этом все уникальные свойства инновационного материала.
Потенциальные области применения новой ткани весьма разнообразны. Она может оказаться незаменимой в ситуациях холодной погоды, например, при спасательных операциях в условиях низких температур. Также рассматривается возможность создания одежды с солнечным подогревом для домашних животных, что позволит им чувствовать себя комфортно на улице в зимний период. Эти примеры демонстрируют, как разработка может помочь сохранить тепло и комфорт в холодное время года, используя возобновляемый источник энергии – солнечный свет.
Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials в 2024 году в статье под названием "Color tunable photo-thermochromic elastic fiber for flexible wearable heater" (Авторы: Fangqing Ge и др.). Статья доступна по DOI: 10.1007/s42114-024-00994-4.
Информация о разработке была предоставлена Университетом Ватерлоо и освещена в новостной статье "Smart fabric can heat up by 30°C after 10 minutes of sun exposure", опубликованной на портале 23 января 2025 года. Дата обращения к статье – 24 января 2025 года. URL: .
Следует отметить, что документ защищен авторским правом. Допускается его использование в целях частного изучения или исследования в соответствии с принципами добросовестного использования. Любое воспроизведение или распространение материала без письменного разрешения правообладателя запрещено. Информация предоставляется исключительно в ознакомительных целях.
Изображение носит иллюстративный характер
В отличие от привычной теплой одежды с подогревом, которая полагается на металлические или керамические нагревательные элементы и требует внешнего источника питания, новая ткань функционирует совершенно иначе. Традиционные системы, хотя и эффективны, несут потенциальные риски, связанные с безопасностью использования внешних источников энергии. Революционное изобретение университета Ватерлоо полностью избавляет от необходимости в подобных источниках питания, используя вместо этого энергию солнца.
Секрет уникальных свойств ткани заключается в использовании проводящих полимерных наночастиц, внедренных в ее волокна. Под воздействием солнечного света эти частицы активируются, генерируя тепло и повышая температуру ткани до 30°C. Примечательно, что материал не только нагревается, но и обладает функцией визуального контроля температуры: он способен менять цвет, сигнализируя об изменениях температуры. Это достигается за счет термохромных красителей, интегрированных в структуру ткани.
Разработкой инновационного материала занималась команда исследователей из Университета Ватерлоо, а именно из факультета химической инженерии, под руководством профессора Юнин Ли. К команде также присоединились ученые из Китая – Чаося Ван и Фанцин Ге, представляющие Колледж текстильной науки и инженерии Университета Цзяннань. Их совместные усилия позволили создать ткань, которая может стать прорывом в индустрии носимых технологий.
Процесс создания волокна, из которого впоследствии ткут ткань, основан на масштабируемом методе мокрого прядения. В качестве наночастиц используются полианилин и полидопамин, которые усиливают поглощение света и улучшают фототермическое преобразование. Матрицей для прядения служит термопластичный полиуретан, обеспечивающий эластичность и прочность материала. Термохромные красители добавляют ткани функцию обратимого изменения цвета, позволяя визуально отслеживать температурные колебания.
Созданное волокно отличается не только способностью к нагреву, но и высокой прочностью и практичностью. Оно может растягиваться до пяти раз от своей первоначальной формы, не теряя своих свойств. Ткань выдерживает до двух десятков стирок, сохраняя как функциональность, так и внешний вид после растяжения и стирки. Функция изменения цвета обеспечивает встроенный механизм контроля температуры, повышая безопасность и удобство использования для потребителя.
В настоящее время исследовательская группа продолжает работу над усовершенствованием технологии, фокусируясь на поиске более экономически выгодных альтернатив полидопамину. Основная цель – сделать «умную» ткань более доступной для широкого применения. Дальнейшие разработки направлены на масштабирование производственного процесса и снижение себестоимости, сохраняя при этом все уникальные свойства инновационного материала.
Потенциальные области применения новой ткани весьма разнообразны. Она может оказаться незаменимой в ситуациях холодной погоды, например, при спасательных операциях в условиях низких температур. Также рассматривается возможность создания одежды с солнечным подогревом для домашних животных, что позволит им чувствовать себя комфортно на улице в зимний период. Эти примеры демонстрируют, как разработка может помочь сохранить тепло и комфорт в холодное время года, используя возобновляемый источник энергии – солнечный свет.
Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials в 2024 году в статье под названием "Color tunable photo-thermochromic elastic fiber for flexible wearable heater" (Авторы: Fangqing Ge и др.). Статья доступна по DOI: 10.1007/s42114-024-00994-4.
Информация о разработке была предоставлена Университетом Ватерлоо и освещена в новостной статье "Smart fabric can heat up by 30°C after 10 minutes of sun exposure", опубликованной на портале 23 января 2025 года. Дата обращения к статье – 24 января 2025 года. URL: .
Следует отметить, что документ защищен авторским правом. Допускается его использование в целях частного изучения или исследования в соответствии с принципами добросовестного использования. Любое воспроизведение или распространение материала без письменного разрешения правообладателя запрещено. Информация предоставляется исключительно в ознакомительных целях.
