Vědci vyvinuli lehký hřejivý materiál, který při pocení otevírá drobné průduchy, jimiž může odcházet teplo a vlhkost. Poté se otvory opět zavřou. Jedná se o fyzikální jev nevyžadující žádnou další energii. Zlepšení funkčnosti oděvů zkoumal tým z Duekovy univerzity (Severní Karolína) pod vedením Po-Chun Hsu.

Mezi pocitem chladu a pocením je jen relativně malý teplotní rozdíl, a to především v mrazu. Při pohybu v chladu proto lidé obvykle nosí více vrstev, aby si mohli upravit množství tepla zachycené oblečením. Svlékání a oblékání může být však na obtíž. „Lze si ale představit výrobu jediné funkční textilie, pokud vhodně umístíme nášivky z materiálu, který při pocení teplo uvolňuje,“ uvádí Hsu.“

Při prvním pokusu o výrobu takového materiálu se Hsu zaměřil na nylon, který je v textilním průmyslu běžný, je lehký, pevný a levný. O tomto polymerním materiálu už bylo známo, že úzké proužky se zvlní, pokud je jedna strana tkaniny vystavena vlhkosti, a následně se vrací do původního stavu, když se vlhkost vyrovná.

Čistý nylon má však jednu nevýhodu – nijak zvlášť nehřeje. Výzkumník proto potáhl materiál stříbrem, které teplo zachycuje (podobně funguje také zlato, hliník či měď). Očekával, že kovová vrstva bude pohyb nylonových proužků zpomalovat, snažil se ji proto vytvořit co nejtenčí. Nicméně se ukázalo, že stříbrný povlak účinek netlumí, naopak způsobuje, že se pásky ještě více stáčí. To jej přimělo k intenzivní spolupráci s dalšími kolegy. „Zdá se to překvapivé a neintuitivní, ale přidání něčeho těžkého skutečně umožní polymeru se více ohnout a otevřít,“ uvádí spoluautorka studie Cate Brinson.

Spodní nylonová vrstva se snaží po navlhčení roztáhnout, protože je však spojena s horní vrstvou stříbra, nemůže se takto deformovat a celý pásek se ohýbá. Následné experimenty s různě silnými vrstvami stříbra ukázaly, že optimální je tloušťka asi 50 nm (dvatisícekrát tenčí než list papíru). Při změně relativní vlhkosti ze 40 na 80 % může úhel ohybu pásky dosáhnout 260 °. Úplné otevření nastává asi za 14 s a navrácení do výchozího stavu trvá po vyrovnání vlhkosti asi 45 s. Pokud se vlhkost udržuje na 80 %, úhel ohybu se ani po 2 hodinách nezmění.

Vědci pak vyrobili z tohoto materiálu pokusný prototyp. Jde o jakousi nášivku o velikosti lidské dlaně s ventilačními páskami o délce nehtu. Po vysušení se otvory uzavřou a udržují teplo. Při vnitřní vlhkosti – např. při pocení – se otevřou a umožňují ochlazování. Ve srovnání s běžnými umělými textiliemi, které se skládají ze směsi polyesteru a elastanu, izoluje tento materiál po vyschnutí asi o 16 % více a za vlhka o 14 % více ochlazuje. Dohromady může nylon v kombinaci se stříbrem rozšířit zónu tepelného komfortu o 30 %. Navíc je přibližně 20 krát tenčí než běžné textilie.

„Oblasti těla, které mají tendenci se potit, by mohly být cíleně ventilovány,“ říká Hsu. Tento přístup je podle autorů výhodnější než např. používání zipů v oblasti podpaží, hrudníku či zad. Vhodně umístěné nášivky mají potenciál pro reálné využití, koncept je však stále ve vývoji. Tým nyní pracuje na zmenšení ventilačních otvorů, aniž by byla ohrožena jejich účinnost a životnost. Důležitým faktorem pro praktické využití je také vzhled. Není triviální zachovat funkčnost a současně aplikovat barviva na vrchní vrstvu. „S vynaložením dostatečného úsilí by tento typ materiálu mohl vypadat velmi podobně jako to, co nosíme dnes,“ předpokládá Hsu.

Zajímají vás chytré textilie? Přihlaste se ke studiu na Fakultě elektrotechnické Západočeské univerzity v Plzni, která má se smart textiliemi bohaté zkušenosti. Podívejte se třeba na chytrý hasičský oblek, který vznikl právě na ZČU a je žádaný hasiči u nás i v zahraničí.

Zdroje: