Onderzoekers hebben voor het eerst textiel gemaakt dat zijn isolerende eigenschappen aanpast aan de omstandigheden. De wonderstof kan sporters koelen en bergbeklimmers warm houden.
De stof die het team aan de University of Maryland heeft ontwikkeld, reguleert automatisch de hoeveelheid warmte diedoor de stof heen kan. Als de omstandigheden warm en vochtig zijn, bijvoorbeeld wanneer een zwetende sporter het materiaal draagt, dan laat het textiel infrarode straling (warmte) ontsnappen. Is het koel en droog, dan houdt de stof juist warmte vast. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen vrijdag in het wetenschappelijke tijdschrift Science.
Nanobuisjes
Het dynamische textiel is gemaakt van speciaal ontwikkelde garens die zijn gecoat met geleidend metaal. Warmte en vocht activeren de coating en beïnvloeden zo de manier waarop het textiel reageert op infrarode straling. 'Voor het eerst is er nu een techniek om infrarode straling op dynamische wijze al dan niet door te laten', zegt hoogleraar YuHuang Wang van de faculteit chemie en biochemie aan UMD.
De garens zelf zijn gemaakt van twee verschillende soorten synthetische vezels: een die vocht opneemt en een tweede die vocht afstoot. De coating is opgebouwd uit koolstofnanobuisjes, die bijna niets wegen maar goed geleiden. Doordat de vezels verschillend reageren op water, trekken de garens samen als het met zweet of ander vocht wordt geconfronteerd. Daardoor worden de poriën in de stof groter en kan warmte ontsnappen.
Maar tegelijk verandert dan de elektromagnetische link tussen de koolstofnanobuisjes in de coating. 'Dat werkt net alsof je de antenne van een radio ombuigt: dan vind je een andere golflengte', stelt Wang in een persbericht. 'Door twee antennes naar elkaar toe te buigen, verander je de elektromagnetische straling die ze oppikken. Zo werkt het hier ook ongeveer: komen de vezels strakker op elkaar te liggen, dan gaan ze op een andere straling reageren. Bij kleding betekent dat dat de stof gaat reageren op de lichaamswarmte, door infrarode straling ofwel door te laten of gevangen te houden.'
Dat 'tunen' van de stof om warmte vast te houden dan wel te laten ontsnappen, gebeurt automatisch en zeer snel. Voor je in de gaten krijgt dat je het warmt hebt, zorgt de kleding er al voor dat je afkoelt, beweren de onderzoekers. De andere kant op werkt het net zo snel: zodra het lichaam begint af te koelen, zorgt de dynamische 'gating', zoals de onderzoekers het noemen, ervoor dat de poriën in het textiel dichtgaan en warmte wordt vastgehouden.
Radiator
'Het menselijk lichaam is een perfecte radiator', zegt hoogleraar fysica Min Ouyang van de UMD, tweede auteur van de publicatie. 'Tot nu toe is er maar een manier geweest om die radiator te bedienen: kleding aan- of juist uittrekken. Met deze stof verandert dat.'
Voor er kleding van deze wonderstof in de winkel ligt, zal er nog meer onderzoek moeten worden verricht, maar volgens de onderzoekers zijn de basisvezels overvloedig beschikbaar en is het aanbrengen van de coating ook niet ingewikkeld,
Binnenstebuiten
Het is niet de eerste keer dat onderzoekers textiel ontwerpen dat zowel kan koelen als verwarmen. In 2017 introduceerden onderzoekers van Stanford een stof die hetzelfde vermogen heeft, maar het grote verschil is dat je die kleding moet omdraaien: normaal gedragen werkt die stof verkoelend en binnenstebuiten gedragen verwarmt het juist (lees ook Warm én koel blijven dankzij nieuw textiel).
Foto's: Faye Levine, University of Maryland
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.