온도 조절 의류용 오징어에서 영감을 받은 원단

재킷을 입으면 너무 따뜻하지만, 재킷을 입지 않으면 너무 춥나요? 운동복 브랜드는 가볍고 따뜻한 제품으로 모든 기후에 적응하는 온도 조절 원단을 자랑합니다. 그러나 특정 온도 요구 사항에 맞게 조절할 수 있는 원단을 고려하세요.

오징어 피부의 역동적인 색상 변화 특성에서 영감을 얻어 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스의 연구원들은 통기성과 세탁성이 뛰어나고 유연한 원단에 통합할 수 있는 열 조절 소재를 제조하는 방법을 개발했습니다. 그들은 AIP Publishing의 APL Bioengineering 에 고급 생물에서 영감을 받은 복합 소재에 대한 개념 증명을 발표했습니다.

"오징어 피부는 복잡하며, 빛을 조작하고 동물의 전반적인 색상과 패턴을 변경하기 위해 함께 작동하는 여러 층으로 구성되어 있습니다." 저자인 알론 고로데츠키가 말했습니다. "일부 층에는 크로마토포어라는 기관이 포함되어 있으며, 이는 근육 작용에 따라 확장된 상태와 수축된 상태 사이를 전환하여 피부가 가시광선을 투과하고 반사하는 방식을 변경합니다."

팀은 가시광선을 조작하는 대신 적외선 스펙트럼에서 작동하는 복합 소재를 설계했습니다. 사람들이 뜨거워지면 열의 일부를 보이지 않는 적외선 복사로 방출합니다(열 카메라가 작동하는 방식입니다). 이 복사를 조작하고 적응하며 체온 조절 기능이 장착된 의류는 착용자의 원하는 온도에 미세하게 조절할 수 있습니다. 이 소재는 구리 섬으로 덮인 폴리머로 구성되어 있으며, 이를 늘리면 섬이 분리되고 적외선을 투과하고 반사하는 방식이 변경됩니다. 이 혁신은 의류의 온도를 제어할 가능성을 만들어냅니다.

APL Bioengineering에 게재된 이전 논문에서, 이 팀은 복합 소재의 적응형 적외선 특성을 모델링했습니다. 여기서 그들은 이 소재를 기반으로 세탁 가능하고 통기성이 있으며 원단에 통합되어 기능성을 높였습니다.

팀은 분해 없이 쉽게 세탁할 수 있도록 복합재에 얇은 필름을 겹겹이 덧대었습니다. 이는 모든 원단에 실용적인 고려 사항입니다. 복합재를 통기성 있게 만들기 위해 팀은 구멍을 뚫어 여러 개의 구멍을 만들었습니다. 그 결과 나온 제품은 면직물과 유사한 공기와 수증기 투과성을 보였습니다. 그런 다음 팀은 재료를 메시에 접착하여 간단한 원단 통합을 보여주었습니다.

팀은 푸리에 변환 적외선 분광법을 사용하여 재료의 적응적 적외선 특성을 테스트하고 땀을 흘리는 보호 핫플레이트를 사용하여 동적 온도 조절 특성을 테스트했습니다. 동시에 박막 층을 쌓고, 천공하고, 패브릭을 통합하더라도 재료의 열 관리 성능은 저하되지 않았습니다.

Gorodetsky는 "우리의 첨단 복합 소재는 현재 대부분의 착용형 애플리케이션에 대한 기회를 열어주지만 특히 스키 재킷, 보온 양말, 단열 장갑, 겨울 모자와 같은 추운 날씨용 의류에 적합할 수 있습니다."라고 말했습니다.

직물의 가능한 응용 분야 외에도, 팀이 직물을 개발하는 데 사용한 제조 공정 역시 잠재력이 가득합니다.

Gorodetsky는 "우리 소재에 통기성, 세탁성, 원단 호환성을 부여하는 데 사용된 전략은 세탁 가능한 유기 전자 제품, 신축성 있는 전자 섬유, 에너지 수확 마찰 전기 소재와 같은 여러 다른 유형의 웨어러블 시스템으로 변환될 수 있다"고 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241001114730.htm