Исследователи из Стэнфордского института озаботились тем, как согреться в студеную зимнюю пору, и предложили свое уникальное решение.    

В случае если мы ощущаем, что нам холодно, – значит, тело теряет тепло скорее, чем его может произвести наш организм. Исходя из этого ночью мы укрываемся одеялом, а зимой, чтобы не замерзнуть, надеваем теплую одежду. С позиций физики шерстяной свитер либо пуховик не в состоянии греть – они только теплоизолируют тело от окружающей среды. В следствии тепло, вырабатываемое организмом, нагревает самого человека, а не внешнюю среду.  

Фото: Nikhil Tiwale & Stanko Nedic/ Flickr.com Слева изображен участок ткани, покрытый сетчатой структурой, складывающейся из нанонитей серебра. Справа фотография руки в видимом (сверху) и инфракрасном (снизу) спектре. Hsu, et al. ©2014 American Chemical Society‹ ›

Подсчитано, что по среднему уровню тело человека создаёт 187 Вт тепла, из коих приблизительно 24 Вт уходит за счет конвекции, а остальные 163 Вт приходятся на тепловое излучение. Отличие между излучением и конвекцией легко понять на таком примере: когда мы дышим теплым воздухом на замерзшие руки, совершается конвекционный перенос тепла, а вдруг те же самые руки протягиваем поближе к горящему камину, то при таких обстоятельствах их греет инфракрасное излучение. Простая одежда прекрасно предупреждает конвекцию, но от утрат через излучение охраняет слабо. А это значит, что даже в самой теплой куртке мы все равно будем остывать, стоя на морозе.  

  Таковой режим вещей не устроил исследователей из Стэнфорда, которые, вооружившись нанотехнологиями и знаниями физики, взялись сделать самую теплую одежду. Главная задача была в том, чтобы сделать материал, который имел возможность бы действенно отражать инфракрасные лучи, излучаемые людской телом. Простая алюминиевая фольга превосходно справилась бы с таковой задачей – она действенно отражает тепловое излучение. Но материал, помимо этого, чтобы сохранять тепло, должен быть проницаем для влаги – одежде нужно «дышать». Физически он обязан задерживать инфракрасное излучение, но в тоже время пропускать молекулы пара.  

Для этих умыслов на простую ткань был нанесен слой из серебряных нанонитей. Нити образуют сетчатую структуру с размером пор режима 200-300нм, что приблизительно в 250 раз меньше диаметра людской волоса. Протяженность волн теплового излучения человека образовывает примерно 9 мкм, исходя из этого такие лучи вполне отражаются от наносетки. Одновременно с этим, диаметра пор довольно, чтобы через них вольно проходили молекулы воды – их размер в районе 0,2 нм. Еще одна превосходная изюминка аналогичного материала – его проводимость для электричества. В случае если по одежде с покрытием из серебряных нанонитей разрешить войти ток – то она будет нагреваться. Для этого вовсе не необходимо подключать свитер к розетке и делать из него подобие электрического стула, довольно потребить напряжение меньше одного вольта – полностью надёжное для организма.

Естественный вопрос, сколько серебра отправится на изготавливание аналогичного материала и как такое покрытие будет крепким? Для изготовления одного квадратного метра хлопковой ткани с серебряным нанопокрытием потребуется в районе 0,1 грамма серебра, что не переводит полученную одежду в группу сокровищ. Создатели материала испытали устойчивость собственной разработки. Оказалось, что ткань с серебряными нанонитями не утрачивает собственных качеств после нескольких циклов стирки. Помимо этого, серебро имеет бактерицидное воздействие, что продлевает период работы ткани.

Будет ли серебряная нанотехнология согревать еще кого-нибудь, помимо исследователей в холодных лабораториях Стэнфордского института, – продемонстрирует время.

Рис.2 Слева изображен участок ткани, покрытый сетчатой структурой, складывающейся из нанонитей серебра. Таковой материал отражает тепловое излучение с длиной волны режима 9 мкм. Помимо этого, железная проводимость сетки разрешает нагревать ее электрическим током. Справа фотография руки в видимом (сверху) и инфракрасном (снизу) спектре. светло синий цвет буквы S на нижней фотографии показывает невысокое тепловое излучение от участка, на который было нанесено нанопокрытие серебра.  Hsu, et al. ©2014 American Chemical Society

По данным Phys.org, American Chemical Society