Zdá se, že ledním medvědům zima nevadí. Odborníci se tím inspirovali a vyrobili extrémně tepelné izolační vlákno, které zadržuje na těle při dvouciferných teplotách tolik tepla jako péřová bunda pětkrát silnější.
Kožešina ledního medvěda poskytla odborníkům šablonu pro extrémně tepelně izolační textilie. Vědci z Číny vyvinuli vlákno, které je strukturované jako srst arktických zvířat: Skládá se z porézního jádra a povlaku. Porézní vnitřek zachycuje spoustu vzduchu a minimalizuje tepelné ztráty. Obal zajišťuje stabilitu konstrukce.
Skupina vedená Mingrui Wu z Zhejiang University v Hangzhou měla mikinu upletenou z vláken. Při minus 20 stupních Celsia si textilie udržela na těle tolik tepla jako péřová bunda pětkrát silnější, uvedli odborníci v odborném časopise „Science“.
Wu a kolegové použili na vzdušné jádro vlákna takzvaný aerogel. Aerogely byly vyvinuty před více než 90 lety. Tvoří vysoce porézní pevnou látku, která se dobře hodí jako izolační materiál, ale mají také několik nevýhod: „Jejich použití v textiliích je bohužel omezené, protože jsou křehké a obtížně zpracovatelné,“ píše tým specialistů. Aerogelové vlákno se proto potáhlo termoplastickým polyuretanem, velmi pružným plastem.
Nataženo na desetinásobek své délky
Aby získali mikrostrukturu, která probíhá podélně, odborníci Wu použili techniku zmrazení: pramen tekutého aerogelu pomalu prochází studeným měděným prstencem, což má za následek směrový růst ledových krystalů. Vznikají tak lamelové pevné struktury s velkými vzduchovými mezerami. Po lyofilizaci je struktura stabilní. Experti pak nechali aerogelové vlákno projít polyuretanovým roztokem.
Tým poté vlákno podrobil několika testům odolnosti. Vlákno se natáhlo asi na desetinásobek jeho délky – s úspěchem. Konstrukce vydržela, tepelná izolace zůstala zachována. „Tento stabilní tepelně izolační výkon připisujeme robustní vrstvě kapsle, která zajišťuje integritu vlákna,“ píše tým.
Extrémně izolační vlákno v testování
Když byla venkovní teplota minus 20 stupňů Celsia, odborníci testovali tepelnou izolaci. Dobrovolník měl na sobě zkoumané textilie a výzkumníci naměřili na vnější straně oděvů následující teploty:
- Bavlněná mikina: 10,8 stupňů Celsia
- Vlněná mikina: 7,2 stupně Celsia
- Péřová bunda: 3,8 stupně Celsia
- Mikina vyrobená z nových vláken: 3,5 stupně Celsia
Čím nižší stupeň, tím lépe oděv izoluje.
Dobrý izolační účinek nového vlákna zůstal zachován i při praní. Materiál lze i barvit. Odborníci to testovali přimícháním barviv do roztoku aerogelu. Protože je plášť průhledný, byly vidět barvy aerogelového jádra. Zapouzdření chránilo jak barvu, tak aerogel před otěrem.
Zhizhi Sheng a Xuetong Zhang z Institutu nanotechnologie a nanobioniky v Suzhou (Čína) v komentáři, také v „Science“, píší o výsledcích výzkumu: „To by mohlo spustit vývoj pokročilých tepelných textilií pro osobní použití. Upozorňují však, že spřádání vláken je v současnosti pro průmyslový proces příliš pomalé. Mokré zvlákňování produkuje přibližně desetkrát více vláken za stejnou dobu, než jaká se nyní používá. Přesto poznamenávají: ,,Současným dalším vývojem materiálů a výroby by se aerogelová vlákna mohla potenciálně používat různými způsoby.“
Zdroj: spiegel, TowPoint
