Loại vải đầu tiên có thể tự động làm mát hoặc cách nhiệt theo điều kiện môi trường

Trong nhiều thập kỷ qua, nhiều loại vải công nghệ nhiệt đã được phát triển giúp người mặc cảm thấy mát mẻ hoặc ấm áp nhưng đến tận bây giờ mới có một loại vải có khả năng thay đổi tính chất giữ nhiệt của nó tùy vào điều kiện môi trường.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Maryland đã tạo ra một loại vải có thể tự động điều chỉnh lượng nhiệt truyền qua nó. Khi điều kiện ấm và ẩm, chẳng hạn khi cơ thể đổ mồ hôi, vải cho phép bức xạ hồng ngoại (nhiệt) đi qua. Khi cơ thể trở nên mát hơn và khô hơn, vải sẽ giảm nhiệt thoát ra ngoài. Kết quả nghiên cứu này đã được báo cáo trong tạp chí Science, số ra ngày 8 tháng 2 năm 2019.

Sợi cho loại vải mới này được tạo ra với các sợi làm từ hai vật liệu tổng hợp khác nhau – một loại hút nước và một loại chống thấm nước. Các sợi được phủ bằng ống nano carbon, một kim loại dẫn điện nhẹ. Do các vật liệu trong sợi vừa chống và hút nước, nên sợi bị cong vênh khi tiếp xúc với độ ẩm, chẳng hạn như khi cơ thể đổ mồ hôi. Sự biến dạng đó khiến cho các dây sợi xích lại gần nhau hơn, tạo nên hai tác động. Thứ nhất, nó mở rộng các lỗ thoáng trên vải, gây hiệu ứng làm mát nhỏ vì cho phép tỏa nhiệt. Thứ hai và quan trọng hơn, đó là nó làm thay đổi khớp điện từ giữa các ống nano cacbon trong lớp phủ.

“Bạn có thể nghĩ hiệu ứng khớp điện từ này giống như việc uốn cong ăng-ten vô tuyến để thay đổi bước sóng hoặc tần số mà nó cộng hưởng”, GS. Wang nói. “Đó là cách rất đơn giản để nghĩ về nó, nhưng hãy tưởng tượng việc đưa hai ăng-ten lại gần nhau để điều chỉnh loại sóng điện từ mà chúng thu được. Khi các sợi được đưa lại gần nhau hơn, bức xạ chúng tương tác với những thay đổi. Trong quần áo, điều đó có nghĩa là vải tương tác với nhiệt tỏa ra từ cơ thể con người”.

Tùy theo điều kiện, vải sẽ chặn bức xạ hồng ngoại hoặc cho phép nó đi qua. Phản ứng diễn ra gần như tức thì. Vì vậy, trước khi mọi người nhận ra rằng họ sắp bị nóng, thì quần áo có thể đã làm mát cơ thể họ. Mặt khác, khi cơ thể chuyển sang trạng thái mát, thì quần áo hoạt động ngược lại để giữ nhiệt.

“Cơ thể con người là một bộ tản nhiệt hoàn hảo và tỏa nhiệt nhanh”, Min Ouyang, giáo sư vật lý và là đồng tác giả nghiên cứu nói. “Trong lịch sử, cách duy nhất để điều chỉnh bộ tản nhiệt là cởi quần áo hoặc mặc quần áo. Nhưng loại vải này thực sự là một bộ điều chỉnh nhiệt hai chiều”. Đây là loại vải đầu tiên có khả năng điều chỉnh sự trao đổi nhiệt với môi trường.

Còn nhiều công việc phải hoàn thiện trước khi loại vải này được thương mại hóa nhưng theo các nhà nghiên cứu, vật liệu được sử dụng cho sợi cơ sở là có sẵn và lớp phủ carbon có thể dễ dàng được thêm vào trong quá trình nhuộm thông thường.

Văn phòng NSCL