Nonostante decenni di innovazione nei tessuti con proprietà termiche high-tech che mantengono freschi i maratoneti o gli escursionisti al caldo, non c'è mai stato un materiale che cambiasse le sue proprietà isolanti in risposta all'ambiente. Fino ad ora.

I ricercatori dell'Università del Maryland hanno creato un tessuto in grado di regolare automaticamente la quantità di calore che lo attraversa. Quando le condizioni sono calde e umide, come quelli vicino a un corpo sudato, il tessuto lascia passare i raggi infrarossi (calore). Quando le condizioni diventano più fresche e secche, il tessuto riduce il calore che fuoriesce. Lo sviluppo è stato segnalato nell'8 febbraio Numero 2019 della rivista Scienza .

I ricercatori hanno creato il tessuto da un filato appositamente ingegnerizzato rivestito con un metallo conduttivo. Sotto caldo, condizioni umide, i fili di filato compattano e attivano la spalmatura, che cambia il modo in cui il tessuto interagisce con la radiazione infrarossa. Si riferiscono all'azione come "gate" della radiazione infrarossa, che funge da tenda regolabile per trasmettere o bloccare il calore.

"Questa è la prima tecnologia che ci permette di filtrare dinamicamente la radiazione infrarossa, " ha detto Yu Huang Wang, un professore di chimica e biochimica all'UMD e uno degli autori corrispondenti del documento che ha diretto gli studi.

Il filato di base per questo nuovo tessuto è creato con fibre composte da due diversi materiali sintetici:uno assorbe l'acqua e l'altro la respinge. I fili sono rivestiti con nanotubi di carbonio, una classe speciale di leggerezza, a base di carbonio, metallo conduttivo. Poiché i materiali nelle fibre resistono e assorbono l'acqua, le fibre si deformano se esposte all'umidità come quella che circonda un corpo sudato. Quella distorsione avvicina i fili del filo, che fa due cose. Primo, apre i pori nel tessuto. Questo ha un piccolo effetto di raffreddamento perché permette al calore di fuoriuscire. Secondo, e, soprattutto, modifica l'accoppiamento elettromagnetico tra i nanotubi di carbonio nel rivestimento.

"Puoi pensare a questo effetto di accoppiamento come la piegatura di un'antenna radio per cambiare la lunghezza d'onda o la frequenza con cui risuona, " ha detto Wang. "È un modo molto semplificato di pensarlo, ma immagina di avvicinare due antenne per regolare il tipo di onda elettromagnetica che raccolgono. Quando le fibre si avvicinano, la radiazione interagiscono con i cambiamenti. Nell'abbigliamento, ciò significa che il tessuto interagisce con il calore irradiato dal corpo umano".

A seconda dell'accordatura, il tessuto blocca la radiazione infrarossa o ne consente il passaggio. La reazione è quasi istantanea, quindi prima che le persone si rendano conto che si stanno scaldando, l'indumento potrebbe già raffreddarli. Il rovescio della medaglia, mentre un corpo si raffredda, il meccanismo di gating dinamico funziona al contrario per intrappolare il calore.

"Il corpo umano è un radiatore perfetto. Emette calore rapidamente, " disse Min Ouyang, un professore di fisica all'UMD e l'altro autore corrispondente dell'articolo. "Per tutta la storia, l'unico modo per regolare il radiatore è stato quello di togliersi o mettersi i vestiti. Ma questo tessuto è un vero regolatore bidirezionale".

Secondo il Scienza carta, questo è il primo tessuto dimostrato di essere in grado di regolare lo scambio termico con l'ambiente.

"Questo lavoro pionieristico fornisce una nuova ed entusiasmante caratteristica commutabile per l'abbigliamento confortevole, "ha detto Ray Baughman, un professore di chimica all'Università del Texas che non era coinvolto nello studio. "Si sapeva che i tessuti aumentano la porosità in risposta al sudore o all'aumento della temperatura, così come i tessuti che trasmettono la radiazione infrarossa associata alla temperatura corporea. Però, nessuno prima aveva trovato un modo per cambiare sia la porosità che la trasparenza a infrarossi di un tessuto in modo da fornire un maggiore comfort in risposta alle condizioni ambientali".

È necessario più lavoro prima che il tessuto possa essere commercializzato, ma secondo i ricercatori i materiali utilizzati per la fibra di base sono facilmente disponibili e il rivestimento in carbonio può essere facilmente aggiunto durante il processo di tintura standard.

"Penso che sia molto eccitante poter applicare questo fenomeno di gating allo sviluppo di un tessuto che ha la capacità di migliorare la funzionalità dell'abbigliamento e di altri tessuti, "Ha detto Ouyang.