새로운 “거울”패브릭은 착용자를 약 섭씨 5도까지 식 힙니다. 과학
이 적외선 이미지에서 볼 수 있듯이 새로운 소재 (오른쪽)는 일반면 (왼쪽)에 비해 체온을 크게 줄입니다.
에스. Zheng et al. 에서., 과학 (2021) 10.1126
작성자 Alex Viviros
몸을 따뜻하게 해주는 옷을 디자인하는 것은 쉽지만 더운 여름날 시원하게 해줄 옷을 찾는 것은 훨씬 더 어렵다. 이제 연구자들은 일상적인 티셔츠처럼 보이지만 섭씨 5도 정도로 몸을 식힐 수있는 천을 디자인했습니다. 그들은 기술이 대량 생산된다면 전 세계 사람들이 그것으로부터 자신을 보호하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다 기후 변화로 인한 기온 상승.
태양보다 빛나는 옷을 만들기 위해 패션 디자이너는 일반적으로 가시 광선을 반사하는 밝은 색상의 천을 사용합니다. 그러나 또 다른 방법은 자외선 (UV) 및 근적외선 (NIR)을 포함한 태양의 전자기 복사를 반사합니다. NIR은 흡수하는 물체를 천천히 가열하고 방출되는 물체를 냉각시킵니다. 그러나 우리의 대기는 이러한 냉각 과정을 방해합니다. 물체에서 방출 된 후 근적외선은 종종 근처의 물 분자에 흡수되어 주변 공기를 가열합니다.
냉각 과정의 속도를 높이기 위해 연구자들은 파장이 더 긴 적외선의 일종 인 중 적외선 (MIR)으로 전환하고 있습니다. 주변 공기의 분자를 흡수하는 대신 MIR 에너지가 공간으로 직접 전달되어 물체와 주변을 냉각시킵니다. 이 기술은 복사 냉각으로 알려져 있으며 엔지니어는 지난 10 년 동안이를 사용하여 표면그리고 플라스틱 필름그리고 목재, 그리고 흰색 페인트.
인간의 피부는 우리가 입는 많은 옷과 달리 자연스럽게 MIR을 방출합니다. 2017 년 스탠포드 대학 연구진은 인체의 MIR이 직접 통과 할 수있는 조직을 설계했습니다. 착용자를 섭씨 3도 정도 냉각. 그러나 작동하려면 원단이 매우 얇아 야합니다. 45 마이크로 미터로 가벼운 린넨 드레스 셔츠 두께의 약 1/3에 불과합니다. 이로 인해 일부 연구자들은 내구성에 의문을 제기했습니다.
두꺼운 원단을 디자인하기 위해 Zhejiang University의 Ma Yaoguang 엔지니어와 Huazhong University of Science and Technology의 Tao Guangming 엔지니어는 다른 접근 방식을 취했습니다. 피부의 MIR이 조직을 직접 통과하도록하는 것이 아니라 화학 결합을 사용하여 체온을 흡수하고 MIR과 같은 공간으로 에너지를 다시 방출하는 조직을 설계했습니다. 폴리 락트산과 합성 섬유로 만들어진 550 마이크론 직물은 전체적으로 분산 된 이산화 티타늄 나노 입자와 혼합되어 있으며 자외선, 가시 광선 및 근적외선을 반사하여 착용자를 더욱 냉각시킵니다. 타오는 평범한 셔츠처럼 보이지만 “시각적으로는 거울”이라고 말했다.
제작을 테스트하기 위해 연구원들은 꽉 끼는 재킷을 조립했습니다. 반은 천으로, 다른 하나는 같은 두께의 흰색면으로 만들어졌습니다. 한 대학원생은 재킷을 입고 직사광선 아래 잔디 의자에 1 시간 동안 앉았다. 연구자들이 그의 피부 온도를 측정했을 때, 새 천 아래 쪽 거의 섭씨 5도 더 추웠습니다 면화 아래에서 그들은 오늘보고합니다 과학. 적외선 카메라의 경우 명암이 선명하게 보였고 Tao는 학생이 온도 차이를 감지 할 수 있다고 말합니다.
이전 작업을 이끌 었으며 투명한 중 적외선 직물에 대한 연구를 계속해온 스탠포드 대학의 재료 과학자 Yi Kui는 “모든 것이 매우 흥미 롭습니다.”라고 말합니다. 그러나 그는 지금까지 MIR 방출 기술이 지속적으로 하늘을 향하는 고정 된 표면에 사용 되었기 때문에 새로운 작업의 저자는 사람들이 서 있거나 걸을 때 직물이 얼마나 차가운 지 측정해야한다고 덧붙였습니다. 또한 냉각 요소는 피부와의 밀착 접촉에 따라 달라지기 때문에 직물이 느슨 할 때 잘 작동하는지 궁금합니다.
MIT의 기계 엔지니어 인 Evelyn Wang은 Koi의 우려 사항 중 일부를 공유합니다. 그러나 그녀는이 연구가 복사 냉각의 급속한 발전을 나타낸다고 덧붙였다. “이러한 유형의 접근 방식은 더 넓은 범위의 재료를 사용할 수 있고면과 매우 유사하므로 사용자에게 중요한 이점이 있습니다.”
Ma와 Tao는 이제 섬유 제조업체 및 의류 회사에 연락하여 원단을 선반에서 꺼내려고 노력하고 있습니다. 그들은 나노 물질이 함침 된 직물이 일반적인 의류 제조 비용에 약 10 % 만 추가해야한다고 말한다. “우리는 대량 생산을 통해이를 실현할 수 있습니다. 즉, 모든 사람이 티셔츠를 가질 수 있고 비용은 기본적으로 기존 제품과 동일합니다.”라고 Ma는 말합니다. “모든 사람에게 도움이 될 수 있습니다.”