Спортивний одяг iActive/The Hong Kong Polytechnic University
Науковці з Гонконзького політехнічного університету (PolyU) розробляють охолоджуючий одяг, який може стати у нагоді багатьом в умовах підвищення температури на тлі змін клімату.
Наразі близько 3,6 млрд людей на планеті проживають у регіонах, які знаходяться під впливом значних кліматичних змін. У період з 2000 по 2019 роки у світі щорічно реєєстрували понад 480 тис. смертей внаслідок аномальної спеки. Екстремально високі температури також знижують концентрацію уваги, продуктивність праці, погіршують настрій, підвищують рівень стресу і провокують безсоння.
“За даними Всесвітньої метеорологічної організації, існує 80% ймовірність того, що щонайменше один рік у період з 2025 по 2029 роки стане найспекотнішим в історії спостережень, що робить персональне охолодження все більш важливим для гарного самопочуття, здоров’я та продуктивності. Ми створюємо інтелектуальний одяг, подібний до супергеройського, який забезпечує адаптивне охолодження на вимогу та моніторинг здоров’я на рівні лікаря, допомагаючи впоратися з проблемою екстремальної спеки”, — пояснює один з провідних розробників, професор Дахуа Шоу.
Науковці поєднали чотири механізми охолодження: випромінювання, теплопровідність, конвекцію та випаровування. Також представлена замкнута система на базі штучного інтелекту, яка поєднує датчики, прогнозування та виконавчі механізми для забезпечення персоналізованого енергоефективного охолодження з масштабованою та переробною конструкцією.
Зокрема, текстильні матеріали, селективні за спектром, ефективно відводять тепло тіла в середньому інфрачервоному діапазоні, блокуючи при цьому зовнішнє сонячне випромінювання та тепло, що надходить від міського середовища. Теплоізоляція створюється за рахунок використання наповнювачів з регульованою теплопровідністю, а вентилиція та випарне охолодження посилюються чутливими до вологи волокнами.
Легкі пристрої, що носяться, зокрема, пристрої зі змінною тепловіддачею, а також електрокалорійні та термоелектричні модулі в поєднанні з гнучкими сонячними батареями і натільними накопичувачами енергії, забезпечують активне і контрольоване охолодження. Однак у сфері створення такого охолоджуючого одягу залишаються і невирішені проблеми.
Виділення поту сприяє охолодженню тіла, однак обмежене керування цим процесом збільшує вагу тканини та призводить до того, що вона прилипає до тіла, одночасно знижуючи проникність та ефективність охолодження за рахунок випромінювання. Адаптивна терморегуляція в реальному часі, що реагує на зміни навколишнього середовища та фізіології людини, забезпечуючи при цьому комфорт та безпеку, є ідеальним рішенням, але її складно реалізувати.
“Нам також потрібна міждисциплінарна інтеграція в галузі текстилю, термодинаміки, гнучкої електроніки та штучного інтелекту, а також масштабоване виробництво, придатне для вторинної переробки, яке поєднує в собі екологічність, зручність носіння, модні тенденції та продуктивність. Стандартизовані, орієнтовані на користувача показники, такі як потужність охолодження на ват, теплові відчуття та прийняття користувачем, необхідні для справедливого порівняння та впровадження”, — зазначає Дахуа Шоу.
“Розумний” спортивний одяг iActive використовує штучні “потові залози”, що працюють від низької напруги, та коренеподібну мережу каналів, під’єднану до зон потовиділення, для швидкового виведення поту у вигляді крапель, зменшуючи вагу одягу, запобігаючи прилипанню до тіла, зберігаючи шкіру сухою та виводячи піт утричі швидше, порівняно з найбільш активним потовиділенням, яке взагалі може бути у людини. У цьому одязі використовується тканина Omni‑Cool‑Dry, подібна до шкіри і яка дихає. Вона спрямовано відводить піт, забезпечуючи вибіркове охолодження за спектром.
Відбиваючи сонячне та інше випромінення та випромінюючи тепло тіла у середньому інфрачервоному діапазоні, тканина допомагає зберігати прохолоду та сухість навіть під час перебування під Сонцем. Omni‑Cool‑Dry знижує температуру шкіри приблизно на 5°C, порівняно зі звичайними тканинами.
Для людей, які працюють в умовах високих температур, підійде термоадаптивний м’який роботизований одяг, оснащений вбудованими термочутливими актуаторами, які розширюються, потовщуючи тканину та утримуючи нерухоме повітря, вирішуючи проблему “однорівневої” теплоізоляції. Тепловий спротив варіюється від 0,23 до 0,48 К·м²/Вт, дозволяючи підтримувати температуру внутрішньої поверхні на 10°C нижче, ніж в звичайного теплоізолюючого одягу навіть, якщо температура зовні сягає 120°C.
SweatMD — текстильний пристрій, що носиться, призначений для відведення поту через мікрофлюїдну мережу. SweatMD використовує не агресивні для шкіри сенсорні нитки для відслідковування біомаркерів, серед іншого, рівня глюкози та калію. Пристрій передає на смартфон дані про стан здоров’я на молекулярному рівні в режимі реального часу. SweatMD здатний повідомити користувачу про зневоднення або втому його організму.
Поєднані разом, ці розробки створюють систему, що працює на базі штучного інтелекту. Датчики кількісно оцінюють фізіологічні показники, моделі прогнозують потребу в охолодженні, а інтелектуальний одяг запускає цілеспрямовані реакції.
Результати дослідження представлені у журналі Science
Джерело: TechXplore
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.