Za prilagoditev temperature na udobno območje je potrebnih veliko energije. Zato je trenutno veliko raziskovalnega dela posvečenega razvoju tehnologij za pasivno osebno upravljanje toplote, ki lahko znižajo telesno temperaturo brez porabe energije. Čeprav so prejšnji raziskovalci predlagali različne metode oblikovanja za hlajenje tekstila, ni bilo doseženo hlajenje dnevnega sevanja na osnovi tekstila pod temperaturo okolja. Nova študija kaže, da so optične lastnosti svile posledica njene večplastne mikrostrukture, ki raziskovalcem zagotavlja obetavno smer raziskovanja hlajenja podnevi zaradi sevanja.

Pred kratkim je raziskovalna skupina z Univerze Nanjing in Univerze Stanford raziskala nanoprocesiranje svile z oblikovanjem molekularne vezi in metodo potopne prevleke s pomočjo raztegljivega sredstva za spajanje ter dokazala, da lahko nanoprocesiranje svile doseže podnevi radiacijsko hlajenje pod vplivom okolja. Sorodna raziskava je bila objavljena v Nature Nanotechnology z naslovom "Subambient Daytime Radiative Cooling textile Based on Nanoprocessed Silk".

Oblikovanje nano-svile

Raziskovalci so svilo obdelali z raztegljivim premazom za spajanje s pomočjo potapljanja in svila je ohranila svojo prvotno nosljivost. Poleg tega so bili za izboljšanje odbojnosti v ULTRAVIJOLIČNEM pasu nanodelci anorganskega oksida z visokim lomnim količnikom povezani s svilo s strategijo molekularne vezave z uporabo sredstva za spajanje. Hkrati se izboljša tudi odbojnost visibonskega bližnjega infrardečega pasu, skupna odbojnost svile v celotnem sončnem spektru pa lahko doseže približno 95 %.

Zasnova dnevnega radiacijskega hlajenja za nano svilo

Priprava in karakterizacija

Miejeva teorija sipanja je bila uporabljena za izračun učinkovitosti sipanja delcev Al2O3 v UV-spektru kot funkcije velikosti delcev in določeni so bili nanodelci Al2O3 z velikostjo okoli 300 nm, ki bodo uporabljeni za nadaljnje poskuse. Tetrabutil titanat je bil izbran kot sredstvo za spajanje in delci Al2O3 so bili pritrjeni na svilo. Ugotovljeno je, da lahko tetrabutil titanat tvori vodikovo vez s hidroksilno skupino na površini Al2O3 in zmanjša aglomeracijo delcev Al2O3. Poleg tega lahko tetrabutil titanat tvori močne kovalentne vezi z aminokislinami v svili. Zato se s to strategijo načrtovanja molekularne vezi ustvari močan oprijem med delci Al2O3 in svilo.

Priprava in karakterizacija nanosvile

Preizkus uspešnosti

Raziskovalci so testirali naravno in nanosvileno svilo pod neprekinjenim hlajenjem s sevanjem 22 ur. Študija je pokazala, da je zaradi sproščanja toplote temperatura naravne svile ponoči nižja od temperature okolice, podnevi (9:00 ~17:00) pa je njena temperatura običajno višja od temperature okolice. Nasprotno pa je bila temperatura nanosvile dosledno nižja od temperature okolja podnevi in ​​ponoči, povprečna temperatura nanosvile pa je bila še vedno približno 3.5 °C nižja od temperature okolja ob 15:00, ko je sončno obsevanje presegla 800 W·m-2.

Preskus učinkovitosti hlajenja s sevanjem naravne svile in nano svile

Raziskovalci so testirali tudi hladilne lastnosti svile, ki pokriva simulirano kožo na sončni svetlobi. Simulirana koža je sestavljena iz fleksibilnega grelnika, izoliranega s silikonsko gumo. Rezultati so pokazali, da je bila temperatura kože, prekrita z nanosvilo, približno 8 ℃ oziroma 12.5 ℃ nižja od temperature simulirane kože, prekrite z naravno svilo oziroma bombažem. Zgornji rezultati kažejo, da ima nanosvila odlične hladilne lastnosti zaradi kombinacije povečanega odboja sonca in inherentnih lastnosti toplotnega sevanja, ki zmanjšujejo vnos toplote, in na te lastnosti ne vpliva nanoobdelava.

Raziskovalci so tudi preizkusili, kako udobna je bila svila za nošenje. Rezultati so pokazali, da je prepustnost vodne pare nanosvile podobna kot pri naravni svili in Tyveku, vendar nekoliko višja kot pri bombažu. Pod pokrovom nanodelcev Al2O3 je sesalna razdalja jedra svile še vedno 10 mm, kar je primerljivo z naravno svilo; Pralnost svilene tkanine smo testirali s pranjem in sušenjem na soncu.

Toplotni in nosljivi test nano svile