בקרוב: בגדים חכמים שיחממו אתכם בחורף – בלי סוללות

פריצת דרך מדעית חדשה עשויה לשנות את הדרך שבה אנחנו מתמודדים עם טמפרטורות נמוכות: מדענים פיתחו בד חכם המסוגל להמיר אור לחום, ולהעלות את הטמפרטורה במעל 30 מעלות צלזיוס תוך 10 דקות בלבד של חשיפה לשמש. החומר החדשני, שתואר בגיליון אוקטובר של כתב העת Advanced Composites and Hybrid Materials, מציע פתרון מבטיח לביגוד המיועד לטמפרטורות קרות במיוחד, כפי שנגלה כעת בעזרת Claude.

החידוש המרכזי טמון בשילוב של ננו-חלקיקים מיוחדים בתוך הבד, המסוגלים לקלוט אור שמש ולהמיר אותו לחום. בנוסף, הבד מכיל צבענים רגישים לטמפרטורה, שצבעם משתנה באופן המאפשר למשתמשים לעקוב ויזואלית אחר שינויי הטמפרטורה של הבגד.

צוות המחקר, בהובלת המהנדס הכימי יוּנינג לי מאוניברסיטת ווטרלו בקנדה, פיתח את החומר החדש כפתרון לבעיות הקיימות בטכנולוגיות חימום לבישות הנוכחיות, שמסתמכות לרוב על רכיבים יקרים כמו ננו-חומרים מתכתיים או אלמנטים מסורבלים של חימום המופעלים על ידי סוללות. הפתרון החדש מבוסס על פולימרים פוטותרמיים – חומרים דמויי פלסטיק, הממירים אור לחום. הצוות שילב ננו-חלקיקים של שני פולימרים – פוליאנילין (PANI) ופולידופמין (PDA) – בתוך מטריצה של סיבי פוליאורתן תרמופלסטי (PTU), חומר הנמצא בשימוש נרחב בייצור בגדים אטומים למים וביגוד ספורט.

כדי להדגים את יעילות החומר, הצוות סרג סוודר קטן לדוב צעצוע. הסוודר האדום הגיע לטמפרטורה של 53.5 מעלות צלזיוס לאחר 10 דקות בלבד של חשיפה לשמש. ככל שהטמפרטורה עלתה, מולקולות הצבע האדומות שינו את המבנה הכימי שלהן, והפכו ללבנות.

"הננו-חלקיקים המשולבים יעילים מאוד בקליטת אור שמש בטווח רחב של אורכי גל", הסביר לי. "כאשר אור השמש פוגע בננו-חלקיקים אלה, הם סופגים את האנרגיה ומשחררים אותה כחום באמצעות תהליך המכונה המרה פוטותרמית".

הבד החכם מתאפיין במרקם רך וגמיש, המאפשר לו להימתח עד פי חמישה מגודלו המקורי. יתרה מזאת, הוא שומר על תכונות שינוי הצבע והטמפרטורה שלו גם לאחר 25 כביסות. "שמנו דגש על עמידות, כדי להבטיח שהבד יוכל לעמוד בשימוש חוזר וחשיפה סביבתית תוך שמירה על תכונותיו החדשניות," ציין לי.

כעת עובד צוות המחקר על הכנת החומר לייצור מסחרי, אך נדרשות בדיקות נוספות לפני שניתן יהיה להשתמש בו באופן נרחב. לי הסביר כי "הצעדים הבאים במחקר מתמקדים בהורדת עלויות הייצור, הרחבת תהליך הייצור, והבטחת בטיחות הסיבים למגע ממושך עם העור".