Bahan Nanoporous Boleh Membuat Tech Wearable yang Mematikan Anda Percuma

HomeMade plywood boat part 5 - EPOXY AND FIBERGLASS (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Bahan Nanoporous Boleh Membuat Tech Wearable yang Mematikan Anda Percuma


Penyelidik di Universiti Stanford telah membangunkan bahan plastik kos rendah yang membuat pemakai jauh lebih sejuk daripada tekstil konvensional. Bolehkah ini menjadi perlawanan yang baik untuk teknologi yang boleh dipakai "// www.wsj.com/articles/intel-recalls-basis-peak-smartwatches-due-to-overheating-1470269273" target = "_ blank"> overheating wearables boleh unik berbahaya kerana mereka, menurut definisi, dipakai oleh pengguna pada badan mereka.

Walaupun teknologi yang dipakai tidak terlalu panas, jumlah haba yang kecil yang dihasilkan oleh sistem kuasa dapat dengan mudah terjebak dekat dengan kulit dengan kain seperti kapas. Sesetengah penyelidik mengendalikan isu ini dengan mewujudkan teknologi yang dikuasakan oleh haba badan, sendiri.

Walau bagaimanapun, pemaju yang boleh dipakai lain mungkin berminat dengan bahan baru ini dari Stanford.

Cabaran Haba Badan

Menurut Shanhui Fan, seorang profesor kejuruteraan elektrik di Stanford University, 40-60% haba tubuh manusia dilepaskan melalui radiasi inframerah semasa berehat. Itulah sebabnya apabila kita bungkus di bawah selimut, kita semakin hangat. Selimut menjentikkan radiasi inframerah di sekeliling badan kita. Radiasi yang sama membuat kita kelihatan dalam kegelapan melalui gogal penglihatan malam.

Malangnya, radiasi inframerah badan, yang berada dalam julat panjang 7 hingga 14-μm, diserap oleh bahan tradisional seperti kapas. Oleh itu, bahan-bahan ini tidak diinginkan untuk menjaga tubuh menjadi sejuk.

Kajian menunjukkan bahawa bahan yang dimajukan oleh pasukan Stanford dapat menjadikan orang itu hampir 4 derajat Fahrenheit lebih sejuk berbanding dengan kapas.

Kipas mencatatkan bahawa terdapat beberapa kajian mengenai reka bentuk sifat radiasi haba tekstil dan bahawa ciptaan ini boleh menjadi permulaan yang baik untuk mereka bentuk pakaian kami dengan lebih cekap.

Evolusi Bahan Penyejukan

Idea asas bahan penyejukan adalah untuk merekabentuk bahan yang membolehkan radiasi inframerah. Cara pertama untuk mencapai matlamat ini adalah bahan yang jelas. Walau bagaimanapun, bahan yang jelas tidak akan menjadi pilihan yang sederhana untuk pakaian! Oleh itu, tekstil baru perlu telus kepada radiasi inframerah semasa menjadi legap kepada cahaya yang kelihatan.

Dengan set parameter sebelum ini, penyelidik terpaksa mengambil kombinasi nanoteknologi, fotonik dan kimia untuk menghasilkan bahan baru. Mereka menyedari bahawa bentuk khas bahan yang jelas, polietilena-plastik pelekat yang digunakan sebagai balutan dapur-boleh membawa kepada penyelesaian yang boleh diterima.

Bungkus makanan polietilen biasa sudah telus kepada radiasi inframerah; Walau bagaimanapun, ia melihat-melalui dan tahan terhadap wap air dan udara. Yi Cui, seorang saintis bahan di Universiti Stanford, menyedari bahawa bentuk khas bungkus plastik, polyethylene nanoporous, membolehkan sinaran inframerah melalui manakala ia adalah legap kepada cahaya yang boleh dilihat. Polyethylene nanoporous, atau "nanoPE" untuk jangka pendek, digunakan secara meluas dalam bateri lithium-ion untuk memisahkan sisi positif dan negatif dan mencegah kekurangan elektrik.

Liang-liang nanos dalam sekeping polietilen. Gambar ihsan Kimia & Berita Kejuruteraan.

Prabhakar Bandaru, seorang profesor nanoengineering di University of California-San Diego, menyeru pilihan pasukan penyelidikan bahan inovatif dan pasti menarik. Walaupun nanoPE adalah bahan yang digunakan secara meluas dan mudah didapati, ia adalah bahan bukan kain dan ia mengambil masa yang lama untuk memikirkan tentang kemungkinan nanoPE sebagai tekstil. Lagipun, orang yang bekerja di industri tekstil hampir tidak pernah bertindih dengan orang yang bekerja pada bateri.

Nasib baik, penyelidikan Cui adalah pada bateri dan, dua tahun yang lalu, beliau memutuskan untuk menjimatkan tenaga dengan mengurangkan AC dan mereka bentuk bahan-bahan cekap terma. Selepas menimbangkan banyak pilihan, ia mendapati bahawa nanoPE mungkin pilihan yang tepat.

Bahan Nanoporous

Nostalgia spesifik bahan baru menggunakan pori-pori saiz yang betul-antara diameter 50 dan 1, 000 nm - untuk menyebarkan cahaya yang kelihatan tetapi biarkan radiasi inframerah tubuh melalui.

Oleh kerana perangkap polietilena lembapan, pasukan penyelidikan terpaksa mengubahnya. Untuk tujuan ini, mereka menggunakan bahan kimia yang dipanggil polydopamine dan menjadikannya telap untuk air, seperti kapas. Mereka juga menumbuk lubang dalam bahan untuk menjadikannya lebih bernafas.

NanoPE yang diubah suai kini boleh menyejukkan badan melalui mekanisme semula jadi peluh yang menguap ke udara sekitar. Lebih-lebih lagi, untuk menjadikan produk lebih kuat dan lebih tebal, para penyelidik mencipta versi tiga lapis dan menempelkan satu helai kain kapas antara lapisan nanoPE.

Tekstil nanoPE. Gambar ihsan Yi Cui Group / Stanford University.

Untuk menguji percubaan potensi penyejukan bahan, para penyelidik membandingkan versi tiga bahan dengan kain kapas yang ketebalan sebanding. Mereka menggunakan swatch kecil setiap bahan untuk menutupi peranti yang menyerupai bagaimana kulit memancarkan haba. Perbandingan menunjukkan bahawa bereksperimen dengan kain kapas, suhu akan menjadi 3.6 darjah F lebih hangat daripada kes di mana bahan baru digunakan.

Dengan menyejukkan orang secara pasif, pakaian baru dapat meningkatkan titik titik sistem penyaman udara. Svetlana V. Boriskina dari Institut Teknologi Massachusetts menunjukkan bahawa meningkatkan termostat rumah selama bulan-bulan hangat dengan beberapa darjah mungkin tidak terdengar seperti banyak, tetapi, dari segi penjimatan tenaga, ia mungkin besar. Dia menjangkakan bahawa bahan baru boleh mengurangkan penggunaan tenaga sehingga 45%.

Cui menegaskan bahawa bahan baru itu terasa sangat seperti kain biasa dan berharap ia akan dikomersialkan dalam masa dua tahun. Pasukan ini memproses bahan selanjutnya untuk memberikan sifat yang lebih menarik dan kain seperti kain. Sebagai contoh, mereka akan menghasilkannya dalam warna dan tekstur yang berbeza.

Sambungan kepada Semut Perak Saharan

Sangat menarik untuk diperhatikan bahawa semut perak Saharan menggunakan mekanisme yang sama untuk bertahan dalam panas terik gurun. Semut-semut ini diliputi pada bahagian atas dan sisi badan mereka dengan rambut yang sangat kecil.

Bentuk rambut yang unik ini menjadikannya tetap sejuk dalam dua cara. Pertama, rambut kecil sangat mencerminkan cahaya yang kelihatan. Memecahkan cahaya matahari, kot rambut menghalang panas cahaya matahari daripada diserap. Kedua, rambut sangat berlebihan untuk panjang gelombang inframerah. Bertindak sebagai lapisan antirefleksi, rambut membolehkan serangga memancarkan haba badannya.

Kaedah penyejukan pasif yang kedua adalah serupa dengan apa bahan baru yang digunakan, yang membenarkan haba yang dijana oleh badan untuk melarikan diri dari kulit.

Semut perak Sahara. Gambar ihsan Bjørn Christian Tørrissen (CC BY-SA 3.0)

Pasukan Stanford sebelum ini telah menerbitkan sebuah kertas tentang penggunaan nanowires logam untuk menghasilkan pakaian yang boleh menjerat radiasi inframerah dan memelihara pemanasan lebih hangat daripada pakaian yang ditenun dari bahan tradisional. Walau bagaimanapun, menurut Cui, penyejukan jauh lebih sukar daripada pemanasan. Itulah pelajaran elektronik pemaju tahu dengan baik.

Kain baru dan sifat penyejukannya dibincangkan dalam jurnal Science.