اختراع ثوري.. قماش ذكي يقضي على الشعور بالبرودة في وقت قياسي - الخليج الان

اخترع العلماء نسيجًا ذكيًا يحول الضوء إلى حرارة ويمكنه رفع درجات الحرارة بأكثر من 54 درجة فهرنهايت (30 درجة مئوية) بعد 10 دقائق فقط من تعرضه لأشعة الشمس، ويمكن استخدام المادة الجديدة في الملابس المصممة لدرجات حرارة شديدة البرودة.

وتم تضمين جزيئات نانوية متخصصة تمتص ضوء الشمس وتحوله إلى حرارة داخل المادة الجديدة، حيث تتغير ألوان الأصباغ المستجيبة لدرجة الحرارة والمُدمجة في الألياف بشكل عكسي، مما يسمح للمستخدمين بمراقبة تقلبات درجات الحرارة بصريًا.

محاولات

صمم العلماء أجهزة تدفئة يمكن ارتداؤها للمساعدة في الحفاظ على درجة حرارة الجسم المريحة في البيئات الباردة، يمكن استخدام مثل هذه الأقمشة في معدات الإنقاذ في الجبال وحتى ملابس الحيوانات الأليفة، ولكن التصميمات الحالية تعتمد عادة على مكونات باهظة الثمن مثل المواد النانوية المعدنية أو عناصر التسخين الضخمة التي تعمل بالبطاريات.

وللتغلب على هذه المشاكل، قام المهندس الكيميائي يونينج لي وفريقه في جامعة واترلو في كندا بالبحث في البوليمرات الضوئية الحرارية، وهي مواد تشبه البلاستيك تعمل على تحويل الضوء إلى حرارة.

جسيمات نانومية

تم تضمين جسيمات نانوية من البوليمرين - بولي أنيلين (PANI) وبولي دوبامين (PDA) - داخل مصفوفة من ألياف البولي يوريثين الحرارية (PTU)، وهي مادة تستخدم على نطاق واسع لإنتاج الملابس الرياضية والملابس المقاومة للماء، كما قام الفريق بدمج العديد من الأصباغ المستجيبة للحرارة (الحرارية) في الخليط أثناء عملية الغزل، مما أدى إلى إنتاج سلسلة من الألياف التي تغير لونها مع ارتفاع درجة حرارة المادة.

وقد تم نسج هذه الألياف الجديدة بسهولة في شكل قماش، وقام الفريق بحياكة سترة صغيرة لدب تيدي لاختبار خصائص المادة الذكية. ووصلت درجة حرارة السترة الحمراء إلى 128.3 فهرنهايت (53.5 درجة مئوية) بعد 10 دقائق فقط من التعرض لأشعة الشمس. ومع ارتفاع درجة الحرارة، تغيرت التركيبة الكيميائية لجزيئات الصبغة الحمراء، مما تسبب في تحولها إلى اللون الأبيض.

كفاءة عالية

وقال لي وفق موقع لايف ساينس: "تتمتع الجسيمات النانوية المدمجة بكفاءة عالية في امتصاص ضوء الشمس عبر مجموعة من الأطوال الموجية، وعندما تصطدم أشعة الشمس بهذه الجسيمات النانوية، فإنها تمتص الطاقة وتطلقها على شكل حرارة من خلال عملية تسمى التحويل الضوئي الحراري".

وبحسب الدراسة، فإن القماش الذكي يتميز بملمس ناعم ومرن، مما يسمح للمادة بالتمدد بمقدار يصل إلى خمسة أضعاف حجمها الأصلي والاحتفاظ بخصائصها المتغيرة في اللون ودرجة الحرارة حتى بعد 25 غسلة. وقال لي: "لقد أعطينا الأولوية للمتانة، لضمان قدرة القماش على تحمل الاستخدام المتكرر والتعرض البيئي مع الحفاظ على خصائصه المبتكرة".

ويعمل الفريق على تحضير المادة للتصنيع التجاري، ولكن لا يزال يتعين عليهم إجراء المزيد من الاختبارات قبل أن يتمكنوا من استخدامها على نطاق واسع.

وقال لي: "إن الخطوات التالية لهذا البحث تركز على خفض تكاليف الإنتاج، وتوسيع نطاق عملية التصنيع، وضمان سلامة الألياف عند ملامستها للجلد لفترات طويلة".