Serat sutera serat menangkap haba, menyembunyikan arnab dari kamera IR

Produk pemanasan peribadi selalu menakutkan saya. Idea masuk ke dalam katil dengan selimut elektrik merayu tentang sebanyak mandi romantis dengan pembakar saya. Oleh itu, apabila penyelidik mencadangkan baju yang anda pasangkan ke induk, tindak balas saya adalah: yeah, nah.

Tetapi penyelidikannya agak menarik, dibuat lebih baik dengan memasukkan gambar beruang kutub yang tidak sepatutnya. Beruang kutub, menurut kompendium Chris 'tru facs (paten yang belum selesai), paling terkenal kerana haiwan paling tidak mungkin menyampaikan rasa kesal selepas sengaja mengunyah kaki kiri anda. Sama-sama terkenal, beruang kutub seolah-olah dapat mengatasi cuaca agak sejuk. Fakta terakhir ini telah menarik perhatian penyelidik yang telah mereplikasi ciri-ciri penebat bulu beruang kutub dalam benang tenunan.

Bulu beruang kutub menghadapi beberapa cabaran yang sukar. Menjadikan penebat tidak mencukupi: ia juga perlu mengekalkan penebat apabila kot beruang direndam melalui selepas berenang dari satu floe ais ke yang lain. Untuk haiwan-haiwan yang adil, kolam ini akan mematikan, kerana penebat mereka kebanyakannya bergantung kepada udara yang terperangkap di antara rambut. Oleh kerana udara adalah konduktor haba yang lemah, udara terperangkap menyediakan penebat yang sangat baik. Malangnya, berenang yang berpanjangan akan mengeluarkan semua udara, menggantikannya dengan air. Air adalah konduktor haba yang lebih baik, jadi haba badan disedut dari haiwan yang sodden pada kadar maut dalam keadaan sejuk.

Bulu polar beruang telah berkembang untuk mengekalkan beberapa sifat penebatnya, walaupun direndam, dengan mengosongkan bahagian dalam serat. Oleh itu, seksyen rentetan rambut beruang kutub akan menunjukkan ia mempunyai salutan luar yang tebal untuk memberikan kekuatan mekanikal dan teras dengan set liang yang diselaraskan sepanjang serat, mewujudkan sejenis struktur sarang lebah yang menyediakan penebat udara poket yang dilindungi daripada air. Antara bulu dan lapisan berguna lemak, penebat beruang kutub sangat baik sehingga, nampaknya, ia tidak muncul pada kamera inframerah. Itu sangat keren.

Kain beruang kutub sutera

Untuk meniru rambut beruang kutub dan mengubahnya menjadi benang tenunan, para penyelidik berpaling kepada serat semula jadi yang lain: sutera. Daripada menggunakan serat sutera secara langsung, sutera itu disucikan dan dibubarkan dalam cecair. Penyelesaiannya kemudian diputar dan diekstrusi melalui cincin yang disejukkan. Ideanya ialah cincin sejuk membekukan sutera ketika ia melewati. Bergantung pada suhu cincin dan kelajuan di mana serat dikeluarkan melalui cincin, bagaimanapun, sutera boleh mula membekukan sebelum mencapai cincin. Oleh itu penyelidik cuba memukul tempat yang manis dalam mengimbangi suhu dan menarik kelajuan. Sekiranya cincin terlalu sejuk, segala-galanya membeku di tempat dan liang-liang akan berorientasikan arah secara rawak. Jika cincin tidak cukup sejuk, maka protein sutera mempunyai masa untuk menutup dan menghilangkan pori-pori sepenuhnya.

Selepas sedikit mencari, para penyelidik mendapati pelbagai suhu yang menghasilkan liang yang sejajar dengan arah serat. Tidak seperti rambut beruang kutub yang ditiru oleh penyelidik, serat ini tidak mempunyai salutan luar tebal. Walaupun menjajarkan liang-liang meningkatkan kekuatan serat dengan kira-kira satu faktor dua, ia masih kira-kira 1,000 kali lebih lemah daripada serat pakaian komersil.

Walau bagaimanapun, para penyelidik berputar cerita dengan menganyam benang baru mereka menjadi kain. Mereka meletakkan kain ke tahap panas dan mengukur perbezaan suhu di antara bahagian atas dan bawah kain. Lapisan tunggal kain itu dapat memperkenalkan kira-kira perbezaan suhu empat darjah apabila tahap itu disejukkan kepada -20 darjah Celcius, manakala lima lapisan meningkatkan perbezaan suhu hingga kira-kira 14 darjah Celcius.

Sebagai sejenis demonstrasi akhir, arnab berpakaian dalam satu lapisan kain. Lapisan tunggal hampir mencukupi untuk menyembunyikan arnab dari kamera inframerah. Tepi kain menunjukkan beberapa kebocoran, bagaimanapun, mengungkapkan gambar garis arnab. Tetapi badan yang dilindungi kain adalah sama dengan latar belakang. Ini mungkin disebabkan sifat ujian, atau ia boleh membongkok kain mengubah sifat termalnya. (Kita tidak akan tahu kerana itu tidak diuji dan kebocoran tepi tidak disebutkan.)

Para penyelidik juga menguji rintangan air kain, tetapi mereka tidak menguji jika sifat-sifat penebat bahan dipelihara ketika basah. Oleh kerana itu nampaknya ujian yang cukup jelas, kekurangan keputusan yang dilaporkan menunjukkan bahawa ia mungkin tidak begitu baik di dalam basah.

Masa untuk memasak

Kerana sifat penebat begitu baik, masuk akal juga dapat memanaskan atau menyejukkan kain. Untuk melakukan ini, para penyelidik menambah nanotube karbon, yang merupakan konduktor, kepada campuran. Tiub akhirnya tertanam dalam serat tanpa memusnahkan struktur liang jahitan. Para penyelidik menyambungkan sedikit kain sehingga bekalan kuasa 5V, dan ia dipanaskan dengan cepat tetapi tidak menangkap api-selalu bonus untuk dpt dipakai. Malangnya, semasa tidak dilaporkan, jadi saya tidak tahu berapa banyak kuasa digunakan untuk memanaskan fabrik.

Para penyelidik mempunyai mengambil yang menarik pada pakaian yang boleh dipanaskan. Mereka memetik kajian yang menunjukkan bahawa hampir separuh tenaga yang kita gunakan untuk memanaskan rumah kita adalah untuk menumbuhkan keinginan badan kita untuk menjadi selesa dengan hangat. Saya harus mengakui bahawa saya tidak boleh memikirkan sebab lain untuk memanaskan rumah, jadi saya masih tertanya-tanya apa yang separuh digunakan: mungkin mereka memisahkan pemanasan dan penyejukan? Walau bagaimanapun, para penyelidik mencadangkan bahawa, jika ada kain yang ringan dan selesa yang boleh membuatkan kita hangat atau dipanaskan untuk menghangatkan kita, mungkin terdapat penjimatan tenaga yang besar.

Itu mungkin betul, tetapi saya fikir psikologi manusia memainkan peranan besar di sini. Kami sudah mempunyai sebahagian besar penduduk yang lebih suka menghidupkan pemanas dan berjalan-jalan dalam kemeja-T daripada memakai baju lengan panjang atau sweater. Saya cukup yakin bahawa kain baru tidak akan mengubahnya.

Dan, walaupun saya suka penyelidikan, saya sangat berharap para penyelidik telah melaporkan hasilnya dengan lebih mudah. Sebagai contoh, mereka menentukan kekonduksian terma kain penebat mereka, tetapi mereka tidak pernah melaporkan nilai, jadi kita tidak boleh membandingkannya dengan bahan yang ada. Begitu juga, kain mereka terdedah kepada segala macam keadaan yang berbeza, tetapi ia hanya dibandingkan dengan kain yang ada dua kali. Jadi, walaupun saya fikir ini mungkin menjadi bahan dengan masa depan (mengandaikan bahawa ia boleh diperkuat), hanya ada maklumat yang cukup untuk membuat spekulasi.

Bahan Lanjutan, DOI: 10.1002 / adma.201706807 (Mengenai DOI).

Tonton video itu: Menakjubkan Cara Laba - laba Memakan Mangsanya (Januari 2020).