(Phys.org)—Indossando abiti che sono stati rivestiti per immersione in una soluzione di nanofili d'argento (AgNW) che è altamente isolante dalle radiazioni, una persona può rimanere così calda in inverno da ridurre notevolmente o addirittura eliminare la necessità di riscaldare la propria casa. Considerando che il 47% dell'energia globale viene spesa per il riscaldamento degli interni, e il 42% di quello specifico per il riscaldamento residenziale, tali indumenti altamente isolanti potrebbero potenzialmente avere enormi risparmi sui costi.

Un team di ricercatori guidato dal professor Yi Cui, insieme allo studente di dottorato Po-Chun Hsu e altri alla Stanford University, hanno pubblicato un articolo sui tessuti rivestiti AgNW in un recente numero di Nano lettere .

Come spiegano i ricercatori, la maggior parte delle strategie per ridurre il riscaldamento interno si concentra sul miglioramento dell'isolamento degli edifici, ad esempio utilizzando un isolamento ad alto valore R e finestre a bassa emissività. Però, una gran parte dell'energia viene ancora sprecata nel riscaldamento di spazi vuoti e oggetti inanimati.

Per evitare questo spreco, i ricercatori hanno utilizzato una nuova strategia chiamata "gestione termica personale, " che si concentra sul riscaldamento delle persone. Hanno dimostrato che i vestiti immersi in una soluzione di nanofili metallici, come AgNW, raggiunge questo obiettivo fornendo isolamento passivo e consentendo il riscaldamento attivo quando collegato a una fonte di alimentazione esterna.

Il vantaggio principale degli indumenti rivestiti AgNW è che riflette oltre il 90% del calore corporeo di un individuo (cioè, radiazione infrarossa) torna all'individuo. Questa riflettanza è molto più alta anche del più caldo maglione di lana, poiché il materiale medio dell'abbigliamento riflette solo il 20% circa del calore corporeo.

Questo aumento della riflettanza è dovuto alle differenze nell'emissività dei materiali, che è una misura della radiazione termica. Materiali a bassa emissività come argento, che ha un'emissività di 0,02, emettono meno radiazioni e quindi forniscono un isolamento molto migliore rispetto ai materiali ad alta emissività come i comuni tessuti, che hanno un'emissività di circa 0,8.

Certo, indossare abiti fatti completamente d'argento sarebbe poco pratico e scomodo, per non dire costoso. Una delle ragioni principali di questo disagio è che l'argento, come tutti i metalli, non è traspirante. Per esempio, coperte di mylar, che sono fatti di alluminio e plastica, sono estremamente caldi ma non sono permeabili al vapore, causando l'accumulo di umidità sulla pelle di una persona.

Il nuovo abbigliamento rivestito AgNW, d'altra parte, è traspirante grazie alla struttura porosa dei nanofili. L'ampio spazio tra i nanofili di circa 300 nm offre molto spazio per le molecole di vapore acqueo, che sono circa 0,2 nm, passare attraverso. La spaziatura di 300 nm è ancora troppo piccola per consentire il passaggio del calore corporeo, poiché la radiazione del corpo umano ha una lunghezza d'onda di circa 9 µm e quindi interagisce con il tessuto nanowire come se fosse un film metallico continuo, e si riflette.

Gli indumenti rivestiti in AgNW sembrerebbero praticamente identici agli indumenti normali perché è necessaria una quantità così piccola di soluzione AgNW per ottenere un'elevata riflettività. Il panno di cotone per immersione nella soluzione AgNW aggiunge una massa di soli 0,1 g/m ² , che sarebbe meno di 1 grammo per un intero outfit. Solo una piccola frazione di questa massa è argento, quindi il costo sarebbe relativamente economico. Utilizzando altri metalli come il rame, nichel, o alluminio, che hanno proprietà simili all'argento, potrebbe ridurre ulteriormente i costi.

Oltre a fornire elevati livelli di isolamento passivo, Gli indumenti rivestiti in AgNW possono anche fornire riscaldamento Joule se collegati a una fonte di energia elettrica, come una batteria. I ricercatori hanno dimostrato che un minimo di 0,9 V può aumentare in sicurezza la temperatura degli indumenti a 38 °C, che è di 1 °C superiore alla temperatura corporea umana di 37 °C.

Variabili come la temperatura esterna, durata della stagione invernale, e le dimensioni della casa rendono difficile calcolare esattamente quanta energia una persona risparmierebbe indossando indumenti rivestiti in AgNW. Però, i ricercatori hanno calcolato una stima approssimativa di risparmio di 8,5 kWh di energia per il riscaldamento per persona al giorno, o 1, 000 kWh all'anno supponendo che l'impianto di riscaldamento funzioni per quattro mesi all'anno. Questa stima si basa sulla persona media che richiede 367 W di potenza di riscaldamento, rispetto ai 12 W richiesti dall'abbigliamento con rivestimento AgNW durante il funzionamento attivo.

I ricercatori notano che un 1, Il risparmio di 000 kWh nel consumo di energia è equivalente alla potenza generata da un pannello solare di 2 metri quadrati. Più, fabbricazione, installazione, e la manutenzione del pannello solare costerebbe probabilmente molto di più degli indumenti rivestiti in AgNW.

Quando si testa la durata degli indumenti rivestiti in AgNW, i ricercatori hanno scoperto che l'abbigliamento può resistere a più cicli di lavaggio mantenendo le sue proprietà elettriche. Sorprendentemente, la resistenza elettrica è diminuita dopo i primi due lavaggi, probabilmente a causa della rimozione del rivestimento extra sugli AgNW e dell'aumento della densità di imballaggio della rete di nanofili, e la resistenza si è stabilizzata dopo il terzo ciclo di lavaggio.

I ricercatori hanno anche fabbricato e testato indumenti rivestiti in una soluzione di nanotubi di carbonio. Però, sebbene i nanotubi di carbonio siano conduttivi e quindi adatti al riscaldamento Joule, la loro elevata emissività di 0,98 non consente loro di riflettere il calore corporeo così bene come il rivestimento AgNW.

© 2015 Phys.org