Loại vải mới tích hợp các hạt nano chuyên dụng có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa thành nhiệt - Ảnh: Reuters
Chất liệu vải mới này có thể được sử dụng trong quần áo dành cho môi trường có nhiệt độ cực lạnh.
Vải thông minh giúp duy trì nhiệt độ cơ thể
Loại vải mới này tích hợp các hạt nano chuyên dụng có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa thành nhiệt. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Composites and Hybrid Materials. Đồng thời, các thuốc nhuộm nhạy cảm với nhiệt độ được kết hợp vào sợi vải có thể thay đổi màu sắc, cho phép người dùng theo dõi trực quan sự thay đổi nhiệt độ.
Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã thiết kế các thiết bị sưởi có thể mặc để giúp duy trì nhiệt độ cơ thể thoải mái trong môi trường lạnh. Những loại vải này có thể được sử dụng trong trang thiết bị cứu hộ trên núi và thậm chí là quần áo cho thú cưng.
Tuy nhiên, các thiết kế hiện tại thường phụ thuộc vào các thành phần đắt tiền như vật liệu nano kim loại, hoặc các bộ phận làm nóng chạy bằng pin cồng kềnh.
Để khắc phục những vấn đề này, kỹ sư hóa học Yuning Li và nhóm của ông tại Đại học Waterloo ở Canada đã nghiên cứu các polymer quang nhiệt - loại vật liệu giống nhựa có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành nhiệt.
Các hạt nano của hai loại polymer gồm polyaniline (PANI) và polydopamine (PDA) được nhúng vào trong một ma trận sợi polyurethane nhiệt dẻo (PTU) - vật liệu phổ biến trong sản xuất quần áo chống thấm nước và đồ thể thao.
Nhóm nghiên cứu cũng tích hợp nhiều loại thuốc nhuộm nhạy cảm với nhiệt độ trong quá trình kéo sợi, tạo ra các sợi có thể thay đổi màu sắc khi nhiệt độ tăng lên.
Chất liệu bền bỉ và linh hoạt
Những sợi mới này dễ dàng được dệt thành vải, và nhóm nghiên cứu đã đan một chiếc áo len nhỏ cho gấu bông để thử nghiệm tính năng của chất liệu thông minh này. Chiếc áo len đỏ đạt nhiệt độ 53,5 độ C chỉ sau 10 phút tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Khi nhiệt độ tăng lên, các phân tử thuốc nhuộm đỏ thay đổi cấu trúc hóa học, khiến chúng chuyển sang màu trắng.
"Các hạt nano được tích hợp có hiệu suất hấp thụ ánh sáng mặt trời rất cao trên nhiều bước sóng", Li chia sẻ với Live Science. "Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các hạt nano này, chúng hấp thụ năng lượng và giải phóng dưới dạng nhiệt thông qua quá trình gọi là chuyển đổi quang nhiệt".
Loại vải thông minh này có kết cấu mềm mại và đàn hồi, cho phép kéo giãn gấp năm lần kích thước ban đầu mà vẫn giữ được khả năng thay đổi màu sắc và nhiệt độ ngay cả sau 25 lần giặt, theo nghiên cứu.
"Chúng tôi ưu tiên độ bền, đảm bảo loại vải có thể chịu được việc sử dụng nhiều lần và tác động từ môi trường trong khi vẫn giữ được các đặc tính sáng tạo", Li cho biết.
Nhóm nghiên cứu đang làm việc để chuẩn bị cho quá trình sản xuất thương mại, nhưng vẫn cần thực hiện thêm nhiều thử nghiệm trước khi có thể ứng dụng rộng rãi.
"Các bước tiếp theo trong nghiên cứu tập trung vào việc giảm chi phí sản xuất, mở rộng quy trình chế tạo và đảm bảo sợi vải an toàn khi tiếp xúc với da trong thời gian dài", Li nói.
Đăng ký tại đây
Bình luận hay