الیاف خنک کننده، پیشرفتی بی‌نظیر در صنعت پوشاک

محققان دانشگاه استنفورد با استفاده از صفحات پلی اتیلن (دارای الیاف پلاستیکی) و انجام واکنش‌ هایی شیمیایی بر روی آنها، فیبرهای جدیدی را تولید کرده‌اند که می‌تواند در صنعت پوشاک و تولید لباس های کاهش دهنده دمای هوا به کار گرفته شود.

یک تیم تحقیقاتی ویژه از دانشگاه استنفورد پارچه‌ای مقرون به صرفه از الیاف پلاستیکی را تولید کرده‌ که از ترکیب فناوری های نانو، فوتونیک (علم مربوط به نوع حرکت و رفتار فوتون‌ های نور) و همچنین واکنش های شیمیایی نیز به جهت طراحی و ایجاد آن استفاده شده است. تمامی این تکنولوژی ها در نهایت باعث تولید لباسی شده است که می‌تواند بدن فرد را خنک نگه داشته و حتی جالب است بدانید که میزان دما در بخش درونی این لباس در مقایسه با پارچه‌ های نخی، چهار درجه پایین تر (سردتر) است.

شاید یکی از دلایل تولید و ایجاد لباس و پارچه، گرم نگه داشتن فرد باشد. اما زمانی که در مورد خنک نگه داشتن بدن او صحبت به میان می‌آید، لباس هر چه که باشد احتمالا نمی‌تواند نقش خود را در این زمینه به خوبی ایفا نماید. مشکل اصلی این است که حتی لباس های امروزی نیز تنها راه خنک نگه داشتن بدن را در عملیات تبخیر می‌بینند. در حقیقت زمانی که فرد لباسی را پوشیده است و هنگامی که عرق می‌کند، الیاف این مایعات را جذب کرده و سپس با رسیدن آنها به بخش سطحی که با فضای بیرون در حال ارتباط است، عملیات تبخیر رخ داده و از آن جایی که این مورد یک واکنش گرماگیر است، بنابراین این موضوع در نهایت منجر به خنک شدن بدن فرد خواهد شد.

یکی از مشکلات مربوط به این بخش این است که تا هنگامی که فرد عرق نکند و در واقع پارچه و الیاف آن به این طریق خیس و مرطوب نشوند، بدن فرد نیز به هیچ وجه خنک نخواهد شد. دیگر مشکل این حوزه مربوط به عدم توانایی عبور امواج مادون قرمز از میان الیاف پارچه‌ های طبیعی یا صنعتی امروزی است. به همین دلیل است که این نوع از پارچه ها همانند یک فلاسک چای، گرما را در درون خود نگه داشته و به بیرون انتقال نمی‌دهند.

شانهوی فان، پروفسور مهندسی الکتریکی که در فناوری فوتونیک نیز متخصص است در این زمینه این‌طور اظهار کرده است که: “زمانی که فرد در یک مکان بسته مانند اداره یا خانه قرار گرفته باشد، چیزی بین ۴۰ تا ۶۰ درصد گرما بدن او به صورت امواج مادون قرمز به بیرون هدایت و پراکنده می‌شود. تا به امروز تحقیقات بسیار کم و نادری در مورد علم طراحی ویژه منسوجات و مشخصات مربوط به امواج گرمایی آنها شکل گرفته است.”

طریقه خنک شدن بدن با استفاده از الیاف پلاستیکی

در ابتدا می‌بایست به این نکته اشاره کرد که پلی اتیلن در صنعت امروزی به میزان بسیار زیادی در حال استفاده شدن است. از فناوری نسبتا پیچیده در عایق های الکتریکی گرفته تا تولیدات ساده ای مثل پوشش پلاستیک مواد غذایی. این ماده به منظور استفاده در صنعت نساجی بسیار مفید خواهد بود. زیرا مشکلات مربوط به پارچه ها که در بخش پیشین به آن اشاره شد در این ماده دقیقا برعکس است. در واقع پلاستیک به میزان بسیار زیادی امواج گرمایی را از خود عبور داده و از طرفی در برابر عبور مایعات و همچنین هوا نیز مقاوم است. البته مسلما پوشیدن لباسی که از الیاف پلاستیکی ساخته شده باشد تا به اینجای کار بسیار ناخوشایند خواهد بود زیرا وقتی فرد عرق می‌کند، هیچ تلاشی به منظور جذب آن وجود نداشته و باعث نارضایتی فرد خواهد شد. علاوه بر آن مشکل دیگر مربوط به جنس مرئی  فیبر است که در نتیجه از پشت آن بدن فرد دیده خواهد شد.

اما کاری که محققان دانشگاه استنفورد انجام داده اند این بود که در طراحی الیاف پلی اتیلن دست برده و آن را اصلاح کردند. در نتیجه این ماده جدید به شکلی در آمد که علاوه بر توانایی بالا در عبور امواج گرمایی می‌تواند هوا را نیز از خود عبور دهد. بنابراین در هر دو زمینه شرایطی به منظور خنک شدن بدن پدید خواهد آمد. مسیری که قبلا در هیچ تحقیقات دیگری تکرار نشده بود.

در حقیقت این تیم تحقیقاتی نوعی از پلی اتیلن را انتخاب کرد که در صنعت ساخت باتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع از پلی اتیلن در برابر حرکت امواج نوری از میان الیاف خود مقاومت کرده و از طرفی امواج مادون قرمز را به میزان بسیار زیادی از خود عبور خواهد داد. علاوه بر آن تیم تحقیقاتی استنفورد بر روی این ماده تغییرات و واکنش‌ های شیمیایی بی خطری را انجام دادند که باعث شد ظاهر مولکولی آن از یک برگ پلاستیک مستحکم و غیر قابل نفوذ به یک ماده ویژه تغییر شکل دهد که دارای سوراخ‌ های بسیار کوچکی در ابعاد نانو بوده و از این رو می‌تواند مولکول های مربوط به بخار آب را از خود عبور دهد. در نتیجه این فیبر پلاستیکی جدید یکی دیگر از ویژگی های مفید مربوط به فیبرهای پارچه ای طبیعی را نیز به دست آورده است.

یکی دیگر از مشکلات مربوط به این الیاف پلاستیکی این است که در برابر کشیدگی مقاومت زیادی نخواهد داشت. به منظور حل  مشکل مزبور و افزایش ضخامت این نوع الیاف، محققان تعداد لایه‌ های این نوع از لباس را سه برابر کردند. در حقیقت سه لایه در این نوع لباس کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. در میان لایه اول و دوم پلاستیکی به جهت ایجاد استحکام و ضخامت بیشتر، یک لایه نخی با فاصله مولکولی بسیار زیاد و نازک قرار گرفته است.

در ادامه محققان این الیاف سه لایه جدید را در کنار الیاف پارچه های نخی قرار داده و سپس به بررسی دقیق میزان گرمای بدن در هنگام پوشیدن هر کدام از آنها پرداختند. در نهایت مشخص شد که لباس پلاستیکی جدید در شرایط یکسان در سطح بدن دمایی خنکتر (به میزان ۲.۷ درجه سلسیوس) را در مقایسه با لباس های نخی ایجاد خواهد کرد.

هم اینک این تیم تحقیقاتی در حال کار بر روی الیاف پلاستیکی خود هستند تا بتوانند به آنها رنگ و شکل ببخشند تا بتوانند این ماده را بهتر در صنعت نساجی مورد استفاده قرار دهند. یکی دیگر از نگرانی های محققان در زمینه قیمت نهایی تولید این الیاف است و در حقیقت سخت در تلاش هستند تا با قیمتی ارزان این ماده به دست تولید کنندگان برسد. در نهایت باید گفت که در آینده نزدیک این امکان وجود خواهد داشت که فیبرهای پلاستیکی بتوانند باعث تولید لباس هایی شوند که بدون توجه به منابع انرژی خارجی، بدن را گرم نگه دارند.

از طرفی دیدگاه دیگر در مورد ساخت چنین لباس هایی این است که افراد بدون نیاز به تجهیزات خنک یا گرم کننده بتوانند به زندگی ادامه دهند و در واقع از تجهیزات سرمایشی و گرمایشی کاملا بی نیاز گردند. یی سویی، دانشیار تکنولوژی و مهندسی ماده از دانشگاه استنفورد در این مورد این طور اذعان داشته است که: “اگر بتوانید بدن فردی را خنک نگه دارید، از این که برای او محلی جدید و مناسب برای کار یا زندگی کردن بسازید، کمتر انرژی مصرف کرده‌اید.”