1

با گذر از فصل‌های متنوع سال، یکی از مشکلات رایج که اغلب با آن روبرو می‌شویم، نوسانات دمایی است – چیزی که ماهی مرکب به‌طور طبیعی به خوبی از پس آن برمی‌آید.

گاهی اوقات یک لحظه با کت خیلی گرممان می‌شود و لحظه دیگر بدون آن سردمان. برندهای لباس ورزشی به طور مداوم ادعا می‌کنند که از مواد تنظیم‌کننده دما استفاده می‌کنند، اما تصور کنید لباسی داشته باشید که واقعاً با نیازهای حرارتی منحصر به فرد شما سازگار شود.

این ایده دیگر یک آرزوی آینده‌نگرانه نیست، به لطف نوآوری تکنولوژیکی که از ویژگی‌های جالب ماهی مرکب الهام گرفته است.

ماده‌ای با قابلیت تنظیم گرما الهام‌گرفته از ماهی مرکب

یک گروه پویا از محققان ماده‌ای قابل تنظیم گرما توسعه داده‌اند که قابل تنفس، شستشو و به راحتی قابل ترکیب با پارچه‌های انعطاف‌پذیر است.

محققان نوشتند: “در زمینه فناوری‌های مدیریت حرارتی، آزمایشگاه ما مواد کامپوزیتی مدیریت‌کننده گرما را با الهام از پوست تغییر رنگ‌دهنده ماهی مرکب درازباله (و گونه‌های مرتبط) توسعه داده است.”

با کاوش در علم جذاب پشت این ایده، پوست ماهی مرکب به عنوان یک پدیده تکاملی پیچیدگی خاصی دارد. این پوست از چندین لایه تشکیل شده که به طور هماهنگ نور را دستکاری می‌کنند و رنگ و الگوهای کلی این موجود را تغییر می‌دهند.

“برخی از این لایه‌ها شامل اندام‌هایی به نام کروماتوفورها هستند که با منقبض و منبسط شدن (در نتیجه عمل عضله) نحوه عبور و بازتاب نور مرئی از پوست را تغییر می‌دهند.” یکی از نویسندگان مطالعه، آلون گورودتسکی، توضیح داد.

کنترل دمای لباس

به جای کنترل نور مرئی، این تیم جدید از دانشگاه کالیفرنیا، ارواین، یک ماده کامپوزیتی ساختند که در طیف مادون قرمز کار می‌کند.

در اصل، هنگامی که افراد گرم می‌شوند، مقداری از آن گرما به صورت تابش مادون قرمز (که دوربین‌های حرارتی براساس آن عمل می‌کنند) آزاد می‌شود. این ماده انقلابی با دستکاری و سازگاری با این تابش‌ها، ویژگی‌های تنظیم دما را به دست می‌آورد.

این طراحی باعث می‌شود لباس پوشنده در مقیاس میکروسکوپی با دمای دلخواه تنظیم شود و راحتی و عملکرد بهتری را فراهم کند.

ماده‌ای با خواص تطبیقی

این ماده کامپوزیت از پلیمر پوشیده شده با جزایر مسی تشکیل شده است. جادوی واقعی زمانی آغاز می‌شود که این ماده کشیده می‌شود، باعث جدا شدن جزایر و در نتیجه تغییر نحوه عبور و بازتاب نور مادون قرمز می‌شود. این امر افق‌های جدیدی در کنترل دمای لباس‌ها باز می‌کند.

توسعه بر مبنای تحقیقات قبلی

در یک انتشار قبلی، تیم خواص تطبیقی مادون قرمز ماده کامپوزیتی خود را مدل‌سازی کرده بود. اما آنها به اینجا بسنده نکردند. این کارشناسان اکنون ماده را ارتقا داده‌اند تا عملکرد آن را بهبود بخشند، آن را قابل شستشو، قابل تنفس و به راحتی قابل ترکیب با پارچه کنند.

محققان گفتند: “آزمایشگاه ما پیش از این مواد کامپوزیتی مدیریت‌کننده گرما را با الهام از پوست تغییر رنگ‌دهنده ماهی مرکب توسعه داده بود.”

“یافته‌های ترکیبی به طور مستقیم عملکرد و دامنه کاربرد مواد ترمورگولاتوری بیومیمیک ما را پیش می‌برد و در نهایت ممکن است راهنمایی برای ترکیب چندین عملکرد مطلوب در دیگر فناوری‌های پوشیدنی ارائه دهد.”

ساختن ماده‌ای مقاوم و چندکاره

برای مقاومت کامپوزیت در برابر شستشو بدون افت کیفیت، متخصصان یک فیلم نازک به آن اضافه کردند. برای اطمینان از قابلیت تنفس، آن را سوراخ‌دار کردند و شبکه‌ای از حفره‌ها ایجاد کردند.

این تغییرات منجر به تولید نهایی شد که قابلیت عبور هوا و بخار آب مشابه پارچه‌های پنبه‌ای را نشان داد.

سپس ماده به یک شبکه متصل شد تا ادغام ساده با پارچه را نشان دهد و این ماده چندکاره به عنوان یک مفهوم اثباتی واقعی ارائه شد.

از طریق آزمایش‌های دقیق، تیم تأیید کرد که خواص تطبیقی مادون قرمز و کیفیت‌های ترمورگولاتوری پویا این ماده همچنان حفظ شده‌اند. علی‌رغم لایه‌گذاری نازک، سوراخ‌گذاری و ادغام با پارچه، عملکرد حرارتی این ماده تحت تأثیر قرار نگرفت.

از پوست ماهی مرکب تا فناوری پوشیدنی

گورودتسکی گفت: “ماده کامپوزیت پیشرفته ما اکنون فرصت‌هایی را برای بیشتر کاربردهای پوشیدنی فراهم می‌کند، اما ممکن است به‌ویژه برای لباس‌های سرد مانند ژاکت‌های اسکی، جوراب‌های حرارتی، دستکش‌های عایق و کلاه‌های زمستانی مناسب باشد.”

با این حال، پتانسیل این ماده جدید و فرآیند تولید آن فراتر از لباس به چندین بخش دیگر از فناوری‌های پوشیدنی نیز گسترش می‌یابد.

استراتژی‌هایی که برای افزایش قابلیت تنفس، شستشو و سازگاری با پارچه به کار گرفته شده است، می‌تواند به سایر سیستم‌های پوشیدنی مانند الکترونیک ارگانیک قابل شستشو، پارچه‌های الکترونیکی کششی و مواد انرژی‌بردار کشسان منتقل شود.

“فناوری‌های پیشرفته مدیریت حرارتی مانند مواد پوشیدنی، دستگاه‌های خنک‌کننده/گرم‌کننده شخصی و سیستم‌های تهویه قابل حمل یک مرز پژوهشی مهم محسوب می‌شوند زیرا می‌توانند راحتی فیزیولوژیکی شخصی را بهبود بخشند و مصرف انرژی ساختمان‌ها را کاهش دهند.”