Superizolujące ubrania ze srebrem

| Technologia

Specjalne ubrania zaopatrzone w srebrne nanowłókna mogą na tyle dobrze izolować, że przebywając w pomieszczeniach będziemy mogli znacząco zredukować lub całkowicie wyłączyć ogrzewanie. Biorąc pod uwagę fakt, że aż 47% globalnego zużycia energii jest przeznaczana na ogrzewanie pomieszczeń, a z tego 42% na pomieszczenia mieszkalne, dobrze izolujące ubrania mogą przynieść kolosalne oszczędności. Artykuł na temat izolujących ubrań opublikowali profesor Yi Cui, doktorant Po-Chun Hsu i inni uczeni z Universytetu Stanforda. Ukazał się on w Nano Letters.

Większość strategii mających na celu ograniczenie potrzeby ogrzewania pomieszczeń skupia się na poprawie izolacji budynków. Jednak nawet przy najlepszej izolacji olbrzymia część energii jest wykorzystywana do ogrzewania pustych przestrzeni i obiektów nieożywionych. Naukowcy ze Stanforda proponują więc podejście, które nazwali „osobistym zarządzaniem ciepłem” (personal thermal management). Jego celem jest ogrzewanie ludzi. Uczeni dowodzą, że ubrania zanurzone w roztworze metalicznych nanowłókien np. AgNW, świetnie izolują, a po podłączeniu do zewnętrznego źródła zasilania zapewniają aktywne ogrzewanie.

Główną zaletą ubrań pokrytych AgNW jest fakt, że odbijają one ponad 90% ciepła pochodzącego z ciała człowieka. Tymczasem obecnie przeciętne ubrania odbijają zaledwie około 20% ciepła. Ubrania zawierające nanowłókna AgNW są zatem znacznie cieplejsze. Jednocześnie, jako że odległości pomiędzy nanowłóknami wynoszą około 300 nanometrów, para wodna może swobodnie przez nie przenikać, gdyż wielkość jej molekuł wynosi około 0,2 nm. Ubrania zapewniają zatem komfort, są „oddychające”. Odległość 300 nanometrów to jednak zbyt mało, by ciepło ludzkiego ciała – którego długość fali wynosi około 900 nm – przenikało przez włókna. Zaproponowane przez naukowców ze Stanforda ubrania działają zatem równie skutecznie jakby całe zostały wykonane z jednej płachty metalu, zapewniając przy tym odpowiedni komfort i przenikanie pary wodnej.

Pomysłodawcy nowych ubrań zapewniają, że nie powinny być one znacząco droższe od ubrań tradycyjnych. Obliczają oni, że kompletny strój będzie zawierał mniej niż 1 gram roztworu AgNW, z czego srebro będzie stanowiło jedynie niewielki ułamek masy. Koszt można dodatkowo zredukować zastępując srebro miedzią czy aluminium, które są tańsze i mają podobne właściwości. Takie ubrania można by też aktywnie ogrzewać. Bateria zapewniająca napięcie 0,9 wolta podnosi temperaturę ubrania do 38 stopni Celsjusza.

Trudno jest oszacować oszczędności, jakie przyniosłoby wykorzystywanie wspomnianych ubrań. Długość sezonu zimowego, wielkość domu czy temperatury wpływają bowiem na koszty ogrzewania. Uczeni szacują jednak, że przy założeniu, że ogrzewamy pomieszczenia mieszkalne przez cztery miesiące w roku, zaoszczędzimy rocznie około 1000 kWh. Przeciętna osoba potrzebuje bowiem do ogrzania 367 watów energii, a ubrania z AgNW przy aktywnym ogrzewaniu potrzebują 12 watów.

Co ciekawe, podczas testów odporności swoich ubrań uczeni zauważyli, że po pierwszych dwóch praniach oporność elektryczna ubrań spadła. Prawdopodobnie stało się tak wskutek wymycia dodatkowej izolacji na AgNW i zwiększenia gęstości upakowania nanowłókien. Po trzecim praniu oporność ustabilizowała się na stałym poziomie.

Autor:

Źródło: PhysOrg

srebro ubranie nanowłókna AgNW