У видеу који је научнику и хемијском инжењеру Алона Городетског поставио на пут ка његовом најновијем изуму, хоботница се појављује из алги попут скакача у филму страве. Створење се пребацује из своје маскирне боје тако брзо да се чини да се материјализира из морске воде. Тај „изванредан“ видео, каже ванредни професор на Универзитету Калифорнија, Ирвине, „заиста је променио путању моје каријере, јер сам почео да радим на материјалима инспирисаним главоножцима.“ Недавно је Городетски инспирацију узео из лигње - тачније његове боје - промена коже - да би се створио нови материјал који може задржати или пустити подесиву количину топлоте. „Термокомфорни материјал“, како његов тим описује у часопису Натуре Цоммуницатионс, има низ потенцијалних употреба, од одеће која регулише топлину, до премаза који штеде енергију за кровове.
Лигње имају органе који се називају хроматофори који се могу брзо проширити и скупити, прелазећи од тачака до места боје 14 пута ширег за мање од секунде. Променљиве димензије њихових мрља значе да се различите таласне дужине светлости могу одразити од дате тачке на кожи животиње у зависности од тога да ли су се мишићи лигње смањили или повећали хроматофоре. Уместо да гледају таласе видљиве светлости, Городетски и његов тим били су заинтересовани да одражавају инфрацрвено светло, које ми осећамо као топлоту. Истраживачи су направили материјал који се састоји од танког филма бакра - који веома ефективно рефлектује инфрацрвену топлоту - поврх растезљивог, у основи мање рефлективног слоја гуме. Слој бакра прекривен је пукотинама длака, па када се термокомфорни материјал повуче, рефлектирајући се бакарни комади раздвајају, омогућавајући топлини да истјече кроз полимер (гуму) између њих.
Городетски има корисну аналогију која ће објаснити његов проналазак лабораторија: „Замислите да имате залеђено језеро или смрзнути океан, а он је прекривен леденим крхотинама, свим тим комадима леда који су скучени један поред другог. Тако изгледа материјал у свом неактивном и нетегнутом стању. Када га растежете, раширите све ледене равне раздвојене, тако да у нашем случају можете видети полимер испод њих. “Када топлота удари полимер између бакарних„ плута “, он се преноси кроз материјал уместо да се рефлектује. назад према свом извору. Због бакреног слоја, материјал - „изузетно лагана, растезљива гума“, према Горадетским речима - је сјајан, иако се боја светли како се растеже.
У свом најтоплијем облику, термокомфорни материјали, који се хватају (или се одбијају према телу), загревају се готово једнако ефектно попут свемирског покривача, тај мршави материјал који изгледа у алуминијумској фолији и користи се за одраз сунчевог сјаја у простору и одржавање топлине тела маратонаца након трка . Рукав направљен од термо-комфорног материјала повећао је температуру подлактице за готово један степен Целзијуса, што је близу снаге грејања свемирског покривача. Али терморегулациони материјал је такође импресивно свестран. У различитим степенима истезања, ношење може бити угодно за 8, 2 степена целзијуса (отприлике 15 степени Фаренхеита). Када је испружен за 30 процената, он подсећа на изолацијску способност колумбијске руне Омни-Хеат; са фактором растезања од 50 процената, материјал задржава топлоту као вуна. Када су истраживачи растезали термокомфорни материјал да удвоструче своју првобитну дужину, топлота је кроз њега пролазила као да је памук. Чак и након што су истраживачи проширили и уговарали материјал 1.000 пута, поновљена употреба га није умањила.
Будући да је термокомфорни материјал тестиран бакром док је унутрашњи слој додиривао кожу корисника, то је значило да је кориснику одржавао топлину када је у компактном стању, задржавајући унутрашњу топлоту тела. Али ако материјал окренете према њему, каже Городетски, било би чувајте топлоту, као сјајна сунчана сенка постављена на ветробранско стакло.
У часопису Натуре Цоммуницатионс, инжењери постављају различите примене, међу њима могућност да термокомфорни материјал може играти улогу у смањењу количине енергије посвећене одржавању простора умереним, што чини трећину потрошње енергије комерцијалних и стамбених простора. зграде широм света. Производња материјала би требало, каже Городецки, бити толико јефтина као и светлећи покривачи за масовну производњу, који коштају испод 4 УСД на РЕИ, а растезање захтева минималну енергију у поређењу са трошковима енергије топлотне пумпе или климатизационог система. Замишља кровове и прозоре бакрених материјала или слојевите на шаторима или другој спољној опреми за контролу протока топлоте. Он би могао да се користи како би се распршио топлота од електронике (мислите на пример, на који начин се лаптоп може брзо угријати). Городетски спомиње и мање, свакодневне примене, попут Тупперваре-ескуе посуда, како би се брзо покварила храна охладила.
Городетски каже да се његова лабораторија највише узбуђује због утицаја који материјал може да има на одећу. "Ако сте имали јакну коју би сви могли да носе и свака поједина особа могла би да се прилагоди да се осећа угодно током ширег температурног опсега, онда требате уложити далеко мање енергије да зграду одржавате на једној јединој температури", објашњава он.
Тим је пријавио захтев за патент, иако је следећи корак пре него што пронађу комерцијалне примене смишљање начина како да се произведе термокомфорни материјал. „Превођење ове специфичности [иновација у науци о материјалима] директно на одећу захтева прилично више инжењерства, “ каже Луци Дунне, ко-директорица Веарабле Тецхнологи Лаб Универзитета у Миннесоти, која није била укључена у истраживање. „Највећи упитник за мене“, каже Дунне, гласи: „Како то да се истегнеш?“ Дунне је плануо неколико опција, од каишева ниске технологије који прилагођавају стезање једног одевног предмета и више футуристички звуче идеје интеграције. То је са материјалима који су обучени за промену облика на основу термичких окидача. Још један инжењерски изазов, каже Дунне, биће осигуравање да термокомфорна крпа буде довољно прозрачна да испуни очекивања потрошача о комфору.
Дунне види материјал као потенцијално користан у војној маскирној опреми, помажући сакривање војника од инфрацрвених сензора. Изгледа да је интересовање за термо регулирајућу носиву технологију у порасту, каже она. Тренутни приступи укључују уређаје, попут Ембр таласа, који служи као „лични термостат“ наруквицу која проводи електричну струју кроз керамичке или металне плоче, или њено сопствено истраживање које укључује проводни навој у манжетне без прстију које покрећу електрични погон и које дистрибуирају топлину преко руке корисника . Постоје инфрацрвени рефлектирајући материјали попут свемирских покривача или Цолумбиа-ова Омни-Хеат-а, али уграђена изолациона подесивост материјала од термо-комфора Городетски-а то издваја.
Следећи пут кад се нађете хладно и зграбите свој „канцеларијски џемпер“, само размислите: можда ћете једног дана обући бакарну јакну, а све што ће вам требати да вам буде удобно јесте додир дугмета или прегиб на рукаву .
