Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Loại vải đầu tiên tự động làm mát hoặc cách nhiệt theo điều kiện môi trường (26/02/2019)

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Maryland đã tạo ra một loại vải có thể tự động điều chỉnh lượng nhiệt truyền qua. Trong điều kiện môi trường ấm và ẩm như những vị trí trên cơ thể sắp đổ mồ hôi, vải cho phép bức xạ hồng ngoại (nhiệt) đi qua. Trong điều kiện mát và khô hơn, vải sẽ giảm lượng nhiệt thoát ra ngoài. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science.

Loại vải mới này đang được phát triển bởi nhà khoa học YuHuang Wang và Ouyang Min, Đại học Maryland. Ảnh: Faye Levine, Đại học Maryland.

Loại vải mới được làm từ sợi thiết kế đặc biệt với một lớp phủ kim loại dẫn điện. Trong điều kiện nóng ẩm, các dây sợi kết lại và kích hoạt lớp phủ, làm thay đổi cách vải tương tác với bức xạ hồng ngoại. Từ đó điều chỉnh để truyền hoặc ngăn chặn nhiệt. "Đây là công nghệ đầu tiên cho phép chúng tôi tự động điều khiển bức xạ hồng ngoại", YuHuang Wang, giáo sư hóa học và hóa sinh và là một trong những tác giả nghiên cứu nói.

Sợi cơ bản cho loại vải mới này được tạo ra từ các sợi cấu thành từ hai vật liệu tổng hợp khác nhau, một loại hút nước và loại còn chống thấm nước. Các dây sợi được phủ ống nano cacbon, kim loại cacbon đặc biệt dẫn điện và có trọng lượng nhẹ. Do các vật liệu trong sợi vừa chống và hút nước, nên sợi bị cong vênh khi tiếp xúc với độ ẩm như vị trí xung quanh cơ thể đổ mồ hôi. Sự biến dạng đó khiến cho các dây sợi xích lại gần nhau hơn, tạo nên hai tác động. Đầu tiên, nó mở rộng các lỗ thoáng trên vải, gây hiệu ứng làm mát nhỏ vì cho phép tỏa nhiệt. Thứ hai và quan trọng nhất, đó là nó làm thay đổi khớp điện từ giữa các ống nano cacbon trong lớp phủ.

"Bạn có thể nghĩ hiệu ứng khớp điện từ này giống như việc uốn cong ăng-ten vô tuyến để thay đổi bước sóng hoặc tần số mà nó cộng hưởng", GS. Wang nói. "Đó là cách rất đơn giản để nghĩ về nó, nhưng hãy tưởng tượng việc đưa hai ăng-ten lại gần nhau để điều chỉnh loại sóng điện từ mà chúng thu được. Khi các sợi được đưa lại gần nhau hơn, bức xạ chúng tương tác với những thay đổi. Trong quần áo, điều đó có nghĩa là vải tác động với nhiệt tỏa ra từ cơ thể con người”. 

Tùy theo điều chỉnh, vải sẽ chặn bức xạ hồng ngoại hoặc cho phép nó đi qua. Phản ứng diễn ra gần như tức thì. Vì vậy, trước khi mọi người nhận ra rằng họ sắp bị nóng, thì quần áo có thể đã làm mát cơ thể họ. Mặt khác, khi cơ thể chuyển sang trạng thái mát, thì quần áo hoạt động ngược lại để giữ nhiệt.

"Cơ thể con người là một bộ tản nhiệt hoàn hảo và tỏa nhiệt nhanh", Min Ouyang, giáo sư vật lý và là đồng tác giả nghiên cứu nói. "Trong lịch sử, cách duy nhất để điều chỉnh bộ tản nhiệt là cởi quần áo hoặc mặc quần áo. Nhưng loại vải này thực sự là một bộ điều chỉnh nhiệt hai chiều". Đây là loại vải đầu tiên có khả năng điều chỉnh sự trao đổi nhiệt với môi trường.

Cần nhiều nghiên cứu chuyên sâu trước khi vải có thể được thương mại hóa, nhưng theo các nhà khoa học, vật liệu được sử dụng cho sợi cơ sở sẵn có và lớp phủ cacbon có thể dễ dàng được bổ sung vào trong quy trình nhuộm thông thường.

Nguồn: N.P.D (NASATI),/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 15/2/2019