Les nouveaux vêtements d'enveloppe de cuisine nous aideraient à rester frais

Si tissé dans les vêtements, un nouveau textile à base de plastique à faible coût pourrait refroidir votre corps beaucoup plus efficacement que possible avec les tissus naturels ou synthétiques dans les vêtements que nous portons aujourd'hui.

Les scientifiques disent que la nouvelle famille de tissus pourrait devenir la base de vêtements qui gardent les gens au frais dans les climats chauds sans climatisation.

«Si vous pouvez refroidir la personne plutôt que le bâtiment où elle travaille ou vit, cela économisera de l'énergie», explique Yi Cui, professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université de Stanford.

Décrit dans le journal Science, le nouveau matériau fonctionne en permettant au corps de décharger la chaleur de deux façons qui rendrait le porteur de près de 4 degrés Fahrenheit plus frais que s'ils portaient des vêtements en coton.

Il se refroidit en laissant la sueur s'évaporer à travers le matériau, ce que font déjà les tissus ordinaires. Mais le matériau fournit un deuxième mécanisme de refroidissement révolutionnaire: permettant à la chaleur que le corps émet comme rayonnement infrarouge de traverser le textile plastique.

Tous les objets, y compris nos corps, se débarrassent de la chaleur sous la forme d'un rayonnement infrarouge, une longueur d'onde invisible et bénigne de la lumière. Les couvertures nous réchauffent en piégeant les émissions de chaleur infrarouge près du corps. Le rayonnement thermique qui s'échappe de notre corps est ce qui nous rend visibles dans le noir à travers des lunettes de vision nocturne.


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«Quarante à 60 pour cent de notre chaleur corporelle est dissipée sous forme de rayonnement infrarouge lorsque nous sommes assis dans un bureau», explique Shanhui Fan, professeur de génie électrique spécialisé en photonique, qui est l'étude de la lumière visible et invisible. "Mais jusqu'à présent, il y a eu peu ou pas de recherche sur la conception des caractéristiques de rayonnement thermique des textiles."

Amélioration sur pellicule plastique

Pour développer le textile, les chercheurs ont associé la nanotechnologie, la photonique et la chimie pour donner au polyéthylène - le plastique transparent et collant que nous utilisons comme papier d'emballage pour la cuisine - un certain nombre de caractéristiques souhaitables dans le matériau des vêtements: Il permet au rayonnement thermique, à l'air et à la vapeur d'eau de traverser , et il est opaque à la lumière visible.

L'attribut le plus facile consistait à laisser passer le rayonnement infrarouge à travers le matériau, car c'est une caractéristique de l'emballage alimentaire en polyéthylène ordinaire. Bien sûr, le plastique de cuisine est imperméable à l'eau, ce qui le rend inutile en tant que vêtement. Le fait que ce soit transparent n'aide pas beaucoup non plus. Les chercheurs ont abordé ces lacunes une à la fois.

Tout d'abord, ils ont trouvé une variante de polyéthylène couramment utilisée dans la fabrication de la batterie qui a une nanostructure spécifique qui est opaque à la lumière visible tout en étant transparente au rayonnement infrarouge, ce qui pourrait laisser échapper la chaleur du corps. Cela a fourni un matériau de base qui était opaque à la lumière visible pour des raisons de modestie mais thermiquement transparent à des fins d'efficacité énergétique.

Ils ont ensuite modifié le polyéthylène industriel en le traitant avec des produits chimiques bénins pour permettre aux molécules de vapeur d'eau de s'évaporer à travers les nanopores dans le plastique, permettant au plastique de respirer comme une fibre naturelle, explique le chercheur postdoctoral Po-Chun Hsu.

Cela a conduit à un matériau à une feuille qui répondait à leurs trois critères de base pour un tissu de refroidissement. Pour rendre ce tissu plus fin, ils ont créé une version à trois plis: deux feuilles de polyéthylène traité séparées par une maille de coton pour plus de solidité et d'épaisseur.

Plus frais que le coton

Pour tester le potentiel de refroidissement de leur construction à trois couches par rapport à un tissu de coton d'épaisseur comparable, ils ont placé un petit échantillon de chaque matériau sur une surface aussi chaude que la peau nue et ont mesuré la quantité de chaleur piégée.

"Porter n'importe quoi emprisonne un peu de chaleur et rend la peau plus chaude", dit Fan. "Si la dissipation du rayonnement thermique était notre seule préoccupation, alors il serait préférable de ne rien porter."

La comparaison a montré que le tissu de coton rendait la surface de la peau 3.6 F plus chaude que leur textile de refroidissement. La différence signifie qu'une personne vêtue du nouveau matériau peut se sentir moins encline à allumer un ventilateur ou un climatiseur.

Le travail se poursuit sur plusieurs fronts, y compris l'ajout de plus de couleurs, de textures et de caractéristiques de type tissu au matériau. L'adaptation d'un matériau déjà produit en masse pour l'industrie des batteries pourrait faciliter la création de produits.

«Si vous voulez fabriquer un textile, vous devez être en mesure de fabriquer d'énormes volumes à peu de frais», dit Cui.

La recherche ouvre de nouvelles voies d'investigation pour refroidir ou chauffer les choses, passivement, sans l'utilisation d'énergie extérieure, en accordant des matériaux pour dissiper ou piéger le rayonnement infrarouge, dit Fan.

«En rétrospective, certaines de nos réalisations ont l'air très simples, mais c'est parce que peu d'entre nous ont vraiment cherché à concevoir les caractéristiques de rayonnement des textiles.

La source: L'Université de Stanford

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