Una nuova ricerca sul materiale bidimensionale (2-D) grafene ha permesso ai ricercatori di creare indumenti intelligenti adattivi che possono abbassare la temperatura corporea di chi li indossa in climi caldi.

Un team di scienziati del National Graphene Institute dell'Università di Manchester ha creato un prototipo di indumento per dimostrare il controllo dinamico della radiazione termica all'interno di un capo di abbigliamento utilizzando le notevoli proprietà termiche e la flessibilità del grafene. Lo sviluppo apre anche le porte a nuove applicazioni come, display a infrarossi interattivi e comunicazione a infrarossi nascosta su tessuti.

Il corpo umano irradia energia sotto forma di onde elettromagnetiche nello spettro infrarosso (noto come radiazione del corpo nero). In un clima caldo è desiderabile sfruttare tutta la portata della radiazione infrarossa per abbassare la temperatura corporea che può essere ottenuta utilizzando tessuti trasparenti agli infrarossi. Quanto al caso opposto, le coperture che bloccano gli infrarossi sono ideali per ridurre al minimo la perdita di energia dal corpo. Le coperte di emergenza sono un esempio comune utilizzato per trattare casi estremi di fluttuazione della temperatura corporea.

Il team collaborativo di scienziati ha dimostrato la transizione dinamica tra due stati opposti sintonizzando elettricamente l'emissività a infrarossi (la capacità di irradiare energia) degli strati di grafene integrati sui tessuti.

Il grafene spesso un atomo è stato isolato ed esplorato per la prima volta nel 2004 presso l'Università di Manchester. I suoi potenziali usi sono vasti e la ricerca ha già portato a balzi in avanti nei prodotti commerciali tra cui; batterie, cellulari, articoli sportivi e automobilistici.

La nuova ricerca pubblicata oggi sulla rivista Nano lettere , dimostra che la tecnologia tessile ottica intelligente può cambiare la sua visibilità termica. La tecnologia utilizza strati di grafene per controllare la radiazione termica dalle superfici tessili.

Professor Coskun Kocabas, che ha condotto la ricerca, ha dichiarato:"La capacità di controllare la radiazione termica è una necessità fondamentale per diverse applicazioni critiche come la gestione della temperatura corporea in climi con temperature eccessive. Le coperte termiche sono un esempio comune utilizzato per questo scopo. Tuttavia, mantenere queste funzionalità mentre l'ambiente si riscalda o si raffredda è stata una sfida eccezionale."

Il professor Kocabas ha aggiunto:"La riuscita dimostrazione della modulazione delle proprietà ottiche su diverse forme di tessuto può sfruttare l'uso onnipresente di architetture fibrose e consentire nuove tecnologie che operano nell'infrarosso e in altre regioni dello spettro elettromagnetico per applicazioni tra cui display tessili, comunicazione, tute spaziali adattive, e la moda".

Questo studio si è basato sulla precedente ricerca dello stesso gruppo che utilizzava il grafene per creare un camuffamento termico in grado di ingannare le telecamere a infrarossi. La nuova ricerca può anche essere integrata in materiali tessili di produzione di massa esistenti come il cotone. Dimostrare, il team ha sviluppato un prototipo di prodotto all'interno di una t-shirt che consente a chi lo indossa di proiettare messaggi in codice invisibili a occhio nudo ma leggibili dalle telecamere a infrarossi.

"Riteniamo che i nostri risultati mostrino tempestivamente la possibilità di trasformare le eccezionali proprietà ottiche del grafene in nuove tecnologie abilitanti. Le capacità dimostrate non possono essere raggiunte con materiali convenzionali.

"Il prossimo passo per questa area di ricerca è affrontare la necessità di una gestione termica dinamica dei satelliti in orbita attorno alla terra. I satelliti in orbita subiscono eccessi di temperatura, quando si affacciano al sole e si gelano all'ombra della terra. La nostra tecnologia potrebbe consentire la gestione termica dinamica dei satelliti controllando la radiazione termica e regolando la temperatura del satellite su richiesta", ha affermato Kocabas.

Anche il professor Sir Kostya Novoselov è stato coinvolto nella ricerca:"Questo è un bellissimo effetto, intrinsecamente instradato nella struttura a bande unica del grafene. È davvero emozionante vedere che tali effetti danno origine a queste applicazioni high-tech", ha affermato.

La carta, "Tessuti a infrarossi adattivi abilitati al grafene, " di Kocabas et al, è pubblicato in Nano lettere .