Серебряные нанонити сохранят тепло

Все новости ›

Исследователи из Стэнфордского университета озаботились тем, как согреться в студеную зимнюю пору, и предложили свое оригинальное решение.    

Если мы чувствуем, что нам холодно, – значит, тело теряет тепло быстрее, чем его может произвести наш организм. Поэтому ночью мы укрываемся одеялом, а зимой, чтобы не замерзнуть, надеваем теплую одежду. С точки зрения физики шерстяной свитер или пуховик не могут греть – они лишь теплоизолируют тело от внешней среды. В результате тепло, вырабатываемое организмом, нагревает самого человека, а не окружающую среду.  

Фото: Nikhil Tiwale & Stanko Nedic/ Flickr.com
Слева изображен участок ткани, покрытый сетчатой структурой, состоящей из нанонитей серебра. Справа фотография руки в видимом (сверху) и инфракрасном (снизу) спектре. Hsu, et al. ©2014 American Chemical Society


Подсчитано, что в среднем тело человека производит 187 Вт тепла, из которых примерно 24 Вт уходит за счет конвекции, а остальные 163 Вт приходятся на тепловое излучение. Разницу между конвекцией и излучением легко понять на таком примере: когда мы дышим теплым воздухом на замерзшие руки, происходит конвекционный перенос тепла, а если те же самые руки протягиваем поближе к горящему камину, то в этом случае их греет инфракрасное излучение. Обычная одежда хорошо предотвращает конвекцию, но от потерь через излучение защищает слабо. А это значит, что даже в самой теплой куртке мы все равно будем остывать, стоя на морозе.  


  Такой порядок вещей не устроил исследователей из Стэнфорда, которые, вооружившись знаниями физики и нанотехнологиями, взялись создать самую теплую одежду. Основная задача состояла в том, чтобы сделать материал, который мог бы эффективно отражать инфракрасные лучи, излучаемые человеческим телом. Обычная алюминиевая фольга отлично справилась бы с такой задачей – она эффективно отражает тепловое излучение. Но материал, кроме того, чтобы сохранять тепло, должен быть проницаем для влаги – одежде необходимо «дышать». Физически он должен задерживать инфракрасное излучение, но в тоже время пропускать молекулы водяного пара.  


Для этих целей на обычную ткань был нанесен слой из серебряных нанонитей. Нити образуют сетчатую структуру с размером пор порядка 200-300нм, что примерно в 250 раз меньше диаметра человеческого волоса. Длина волн теплового излучения человека составляет приблизительно 9 мкм, поэтому такие лучи полностью отражаются от наносетки. В то же время, диаметра пор достаточно, чтобы через них свободно проходили молекулы воды – их размер около 0,2 нм. Еще одна замечательная особенность подобного материала – его проводимость для электричества. Если по одежде с покрытием из серебряных нанонитей пустить ток – то она будет нагреваться. Для этого вовсе не нужно подключать свитер к розетке и делать из него подобие электрического стула, достаточно использовать напряжение меньше одного вольта – абсолютно безопасное для организма.


Естественный вопрос, сколько серебра пойдет на изготовление подобного материала и насколько такое покрытие будет крепким? Для изготовления одного квадратного метра хлопковой ткани с серебряным нанопокрытием потребуется около 0,1 грамма серебра, что не переводит полученную одежду в категорию драгоценностей. Создатели материала испытали устойчивость своей разработки. Оказалось, что ткань с серебряными нанонитями не утрачивает своих свойств после нескольких циклов стирки. Кроме того, серебро имеет антибактериальное действие, что продлевает срок службы ткани.


Будет ли серебряная нанотехнология согревать еще кого-нибудь, кроме исследователей в холодных лабораториях Стэнфордского университета, – покажет время.

Рис.2 Слева изображен участок ткани, покрытый сетчатой структурой, состоящей из нанонитей серебра. Такой материал отражает тепловое излучение с длиной волны порядка 9 мкм. Кроме того, металлическая проводимость сетки позволяет нагревать ее электрическим током. Справа фотография руки в видимом (сверху) и инфракрасном (снизу) спектре. Синий цвет буквы S на нижней фотографии показывает низкое тепловое излучение от участка, на который было нанесено нанопокрытие серебра.  Hsu, et al. ©2014 American Chemical Society


По материалам Phys.org, American Chemical Society 

10 января 2015

Автор: Максим Абаев

Источник: nkj.ru

Читайте также:

Одежда как генератор электрического тока

Одежда как генератор электрического токаИсследователи из Технологического института Джорджии (США, Georgia Institute of Technology) предложили простой и недорогой способ генерации электрического тока при помощи пьезоэлектрических нанопроводов из оксида цинка, выращенных на текстильных волокнах. Одежда из такого материала будет вырабатывать электричество за счет трения, возникающего при ходьбе.

Читать целиком

Случайная статья

Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее

Товар добавлен в корзину

Оформить заказ

или продолжить покупки