Разработан дизайн тканей с рекордной терморегуляцией

Ученые из Массачусетского технологического института предложили дизайн тканей для одежды, обеспечивающей рекордные показатели терморегуляции. Такие свойства материала достигаются благодаря прозрачности в инфракрасном (тепловом) диапазоне. Препринт исследования выложен на arXiv.org.

Ученые создатели концепт новой ткани на основе двух ключевых положений: максимальной проницаемости для ИК волн и минимальной — для видимого света. Для решения первой проблемы ученые предложили использовать полимеры с наиболее простой структурой, например, полиэтилена или нейлона. Вторую задачу решали с помощью подбора оптимального размера волокон, а также типа плетения. Все предложенные параметры тестировались в компьютерной модели.

Авторы пояснили выбор материалов для ткани тем, что простая химическая структура означает, что в данной молекуле существует лишь небольшое число возможных колебаний цепи. Чем их меньше, тем меньшая часть ИК излучения поглощается тканью. Это означает, что тепловое излучения от нагретого тела (в данном случае — кожи) будет практически полностью проходить через ткань и таким образом эффективно рассеиваться.

Для того, чтобы дополнительно уменьшить рассеяние на волокнах ткани, авторы подобрали такую их толщину, чтобы рэлеевское рассеяние было минимальным. Это достигается тогда, когда толщина нити значительно меньше, чем длина волны излучения. Также ученые учли при расчете, что ткань должна быть непрозрачной для видимого света. Этого можно достичь благодаря рассеянию Ми, происходящему, когда толщина волокна сопоставима с длиной волны видимого света.

В итоге предложенный концепт получил называние ITVOF (infrared-transparent visibly-opaque fabric — ИК-прозрачная видимо-непрозрачная ткань). Ученые предполагают, что этот материал можно будет использовать в массовом производстве легкой одежды. Все параметры подбирались так, чтобы обеспечить максимальный комфорт человеку при температуре воздуха 26 градусов по Цельсию.