Fai falla moita enerxía para axustar a temperatura a un rango cómodo. Polo tanto, un gran traballo de investigación dedícase na actualidade a desenvolver tecnoloxías de xestión térmica persoal pasiva que poidan reducir a temperatura corporal sen ningún gasto enerxético. Aínda que os investigadores anteriores propuxeron varios métodos de deseño para arrefriar téxtiles, non se conseguiu un arrefriamento por radiación diurna baseado en téxtiles por debaixo da temperatura ambiente. Un novo estudo mostra que as propiedades ópticas da seda débense á súa microestrutura en capas, que proporciona unha dirección prometedora para que os investigadores exploren o arrefriamento da radiación diurna.

Recentemente, un equipo de investigación da Universidade de Nanjing e da Universidade de Stanford explorou o nanoprocesamento da seda a través do deseño de enlace molecular e do método de revestimento de inmersión asistido por axente de acoplamento extensible, e demostrou que o nanoprocesamento da seda pode lograr un arrefriamento subambiental por radiación diurna. A investigación relacionada publicouse en Nature Nanotechnology titulada "Subambient Daytime Radiative Cooling textile Based on Nanoprocessed Silk".

Deseño de nano-seda

Os investigadores trataron a seda cun revestimento de inmersión asistido por axente de acoplamento elástico, e a seda mantivo a súa capacidade de vestir orixinal. Ademais, para mellorar a reflectividade na banda ULTRAVIOLETA, uníronse á seda nanopartículas de óxido inorgánico con alto índice de refracción mediante unha estratexia de enlace molecular mediante axente de acoplamento. Ao mesmo tempo, tamén se mellora a reflectancia da banda de infravermellos próximos a visibon e a reflectancia total da seda en todo o espectro solar pode alcanzar un 95%.

Deseño de refrixeración por radiación diurna para nano seda

Preparación e caracterización

Utilizouse a teoría de dispersión de Mie para calcular a eficiencia de dispersión das partículas de Al2O3 no espectro UV en función do tamaño das partículas, e determináronse que as nanopartículas de Al2O3 cun tamaño duns 300 nm se usarían para experimentos posteriores. Seleccionouse o titanato de tetrabutilo como axente de acoplamento e as partículas de Al2O3 uníronse á seda. Descúbrese que o titanato de tetrabutilo pode formar enlaces de hidróxeno co grupo hidroxilo na superficie de Al2O3 e reducir a aglomeración de partículas de Al2O3. Ademais, o titanato de tetrabutilo pode formar enlaces covalentes fortes con aminoácidos na seda. Polo tanto, a través desta estratexia de deseño de enlaces moleculares fórmase unha forte adhesión entre as partículas de Al2O3 e a seda.

Preparación e caracterización de nano-seda

A proba de rendemento

Os investigadores probaron a seda natural e a nanoseda baixo un arrefriamento continuo por radiación durante 22 horas. O estudo descubriu que debido á liberación de calor, a temperatura da seda natural é máis baixa que a temperatura ambiente pola noite, pero durante o día (9:00 ~ 17:00) a súa temperatura adoita ser superior á temperatura ambiente. Pola contra, a temperatura da nanoseda era constantemente máis baixa que a temperatura ambiente tanto durante o día como pola noite, e a temperatura media da nanoseda aínda era uns 3.5 °C máis baixa que a temperatura do aire ambiente ás 15:00 cando a irradiación solar superou os 800 W·m-2.

Proba de rendemento de refrixeración por radiación de seda natural e nanoseda

Os investigadores tamén probaron as propiedades de arrefriamento da seda que cubre a pel simulada á luz solar. A pel simulada consiste nun quentador flexible illado de goma de silicona. Os resultados mostraron que cando a pel simulada estaba cuberta con nano-seda, a temperatura da pel era uns 8 ℃ e 12.5 ℃ máis baixa que a da pel simulada cuberta con seda natural ou algodón, respectivamente. Os resultados anteriores mostran que a nanoseda ten excelentes propiedades de arrefriamento debido á combinación da súa reflexión solar mellorada e as súas propiedades de radiación térmica inherentes, que minimizan a entrada de calor, e estas propiedades non se ven afectadas polo nanotratamento.

Os investigadores tamén probaron o cómodo que era levar a seda. Os resultados mostraron que a permeabilidade ao vapor de auga da nano-seda era similar á da seda natural e ao Tyvek, pero lixeiramente superior á do algodón. Baixo a cobertura de nanopartículas de Al2O3, a distancia de succión do núcleo da seda aínda é de 10 mm, comparable á seda natural; Probouse a lavabilidade do tecido de seda mediante o lavado e o secado ao sol.

Proba térmica e de vestibilidade da nanoseda