Основой нового материала является ZIF-67, металлоорганический каркас на базе кобальта. Он поглощает свет только в оптическом диапазоне и обладает высокой степенью отражения в ближнем инфракрасном диапазоне. Также ZIF-67 генерирует значительное количество излучения в среднем инфракрасном диапазоне, что помогает ему отводить тепло, а не накапливать его.
Полученный материал отражает почти 88 % падающего солнечного света, излучая при этом чуть более 96 % света в среднеинфракрасном диапазоне. То есть практически не нагревается под солнечными лучами, благодаря чему в полевых экспериментах температура под образцом неткани была на 5,6 градусов ниже, чем у окружающего пространства. Для сравнения, защита из обычной ткани или пластика белого цвета дает снижение только на 3,1 градуса.
Следует отметить, что новинка не потеряла своих свойств даже после 50 циклов стирки. А что касается фиолетового цвета – это ограничение несложно будет обойти в будущем по мере развития технологии металлоорганических каркасов из разных веществ.
Новая ткань остаётся холоднее белого хлопка — и она фиолетовая
С приближением конца собачьих летних дней многие отсчитывают дни, когда смогут уделить более тёмной одежде в своём гардеробе немного больше внимания. Хотя многие нарушают сезонные правила и носят полностью чёрное круглый год, светлые ткани обычно лучше подходят в жаркие месяцы, потому что они отражают солнечный свет и помогают нам оставаться прохладными. Эта логика, отражающая тепло, также частично объясняет старый указ: «Не носи белое после Дня труда!» Но что если бы модные решения не зависели от погоды? Группа исследователей из Китая и Австралии считает, что они могли разгадать этот код, и всё начинается с богатой фиолетовой ткани.
Исследователи из Чжэнчжоуского университета и Университета Аделаиды решили создать тёмный материал, который также эффективно сохранял прохладу у людей. Они создали совершенно новую ткань из фиолетового металло-органического каркаса и наночастиц оксида цинка. Металлоорганический каркас, который поглощает зелёный свет солнца и придаёт фиолетовый цвет, а наночастицы оксида цинка отражают солнечный свет и излучают тепло.
Материал показал исключительные результаты во время испытаний. Он отражал в среднем почти 88 процентов солнечного света и оставался прохладнее до 11 градусов по Фаренгейту, чем обычный фиолетовый хлопок на улице. Она была заметно даже на 7,6 градуса прохладнее, чем в белом хлопке. В мире, где смертельно жаркое лето становится всё более частым, исследования показывают, что такие материалы могут дать работникам активного отдыха столь необходимое облегчение.
«Традиционно нам приходилось выбирать между характеристикой охлаждения и внешним видом», — заявил в заявлении инженер по материалам из Университета Аделаиды Джун Ма и соавтор исследования. «Наши исследования показывают, что мы можем иметь и то, и другое. Мы можем сделать ткань, которая выглядит фиолетовым, но при этом отражает большую часть солнечной энергии и очень эффективно выпускает тепло.»
Команда опубликовала свои результаты в журнале Small.
Почему светлые цвета кажутся крутыми?
В целом, светлые цвета лучше подходят для прохлады, потому что они отражают больше солнечного света. Белые или непигментированные материалы лучше всего справляются с теплом, тогда как тёмный чёрный ощущается самым горячим. Та же идея применима и к строительным материалам. Фиолетовый, хотя и явно тёмный, также является уникальным выбором для исследований, поскольку он сильно поглощает зелёный свет, который является одной из самых сильных частей солнечного спектра.
Тем не менее, стоит сделать оговорки. Цвет — не единственный фактор для сохранения прохлады. Материал одежды и посадка не менее важны, если не более важны. Свободная, дышащая одежда, такая как хлопок или льён, обеспечивает гораздо больше потока воздуха, чем обтягивающая одежда. Вот почему бедуинские кочевники в североафриканской пустыне могут носить почти полностью чёрное, не падая от теплового истощения. Тем не менее, при прочих равных светлые цвета делают впечатление круче.
Делаю охлаждающую, фиолетовую ткань
Для создания ткани команда объединила фиолетовый металло-органический каркас ZIF-67 с наночастицами оксида цинка. С помощью электроспиннинга смесь превращали в фиолетовые термопластичные полиуретановые волокна, которые затем вплетали в ткань. Затем материал нарезали на квадраты размером два дюйма и подвергли их прямому солнечному лучу в солнечный день в Чжэнчжоу, Китай, рядом с контрольными квадратами из стандартного белого и фиолетового хлопка.
Пересмотренный материал отражал в среднем 87,6 процента солнечной радиации. Что касается общего охлаждения, по крайней мере в этих тестах, это был громкий успех. После целого дня выпечки на солнце ткань оставалась на 7,6 градуса холоднее белого хлопка и на 11,2 градуса холоднее традиционного фиолетового хлопка. Ткань также обеспечивала эти тепловые эффекты без потери практической производительности, была гибкой, устойчивой к растягиванию и высоко дышащей, позволяя влаге эффективно испаряться, а не удерживать пот. Он также сохранил свои насыщенные цветовые и охлаждающие свойства после 50 циклов стирки. Кроме того, тесты на ускоренное старение УФ-излучения (имитирующие примерно 108 дней интенсивного солнечного света) показали, что охлаждающая способность со временем не ухудшается.
Использование науки, чтобы оставаться прохладным в теплом мире
Процесс ещё ранний, но команда считает, что их новый подход может сделать более тёмные материалы менее отталкивающими в тёплую погоду. Хотя это потенциально отличная новость для всех готов, исследователи делают акцент и на гораздо более практичных применениях. Эти изысканные ткани могли использоваться для изготовления рабочей одежды для строителей, фермеров и других людей, которые долго выпекаются на солнце. Для работников на улице даже небольшое облегчение охлаждения может спасти жизнь.
«Долгосрочная перспектива — выйти за рамки идеи, что охлаждающие ткани должны быть белыми», — заявила в заявлении кандидат и соавтор статьи Янчжэ Хоу, аспирант химического инженера из Университета Аделаиды.
Летняя жара во многих частях мира сменилась с неприятно жаркой на смертельно опасной, и, вероятно, это признак дальнейших событий. И индустрия моды, и широкая публика уже адаптируются к этой суровой новой реальности. В отчёте New York Times за 2022 год отмечается заметный рост продаж шорт и сандалий, а также резкое снижение флиса и тяжёлой верхней одежды в последние годы, что частично объясняется ростом глобальных температур. Аналогично, недавние попытки нормализовать ношение шорт в офисных условиях и постепенное снятие галстуков отражают адаптацию рабочей культуры к более жаркому климату.
Новые исследования фиолетовой ткани также пополняются теперь уже длинным списком других попыток применить науку и технологии для улучшения стиля одежды. Ассортимент (часто более дорогих) брендов одежды с названиями Coolcore и Iso-Chill стал популярным, обещая победить жару. Kontoor Brands, владеющая гигантом Wrangler, даже выпустила футболку Insta-Cool из материала с изменением фазы, изначально использованного астронавтами NASA для поддержания прохлады.
