Учёные напечатали ткань, которая охлаждает тело, генерирует электричество и отслеживает движения

Учёные из Grainger College of Engineering при Университете Иллинойса создали материал на основе нанокомпозита оксида циркония (ZrO₂), который объединяет пассивное охлаждение и сбор биомеханической энергии. Разработка опубликована в журнале Advanced Science и может стать основой для функциональной одежды нового поколения.

Как работает охлаждение

Новый текстиль отражает 96% входящего солнечного излучения, защищая тело от перегрева на открытом воздухе. Кроме того, материал имеет 97% излучательную способность в среднем инфракрасном диапазоне, что позволяет ему эффективно излучать тепло тела человека в виде инфракрасного излучения. При испытаниях на открытом солнце ткань показала температуру на 3-6 °C ниже температуры окружающего воздуха. Для сравнения: люди обычно ощущают разницу в 1 °C при нормальных условиях.

Генерация электричества через движение

Материал генерирует электричество благодаря триботриболектрическому эффекту — тому же явлению, которое вызывает статический удар при трении ног о ковёр. Когда человек движется и его кожа соприкасается с тканью, возникает электрический импульс. По данным исследования, пиковая плотность мощности составляет около 47 мВт/м², а стабильный электрический выход сохраняется более 30 000 циклов работы.

Практическое применение

Хотя генерируемого электричества недостаточно для зарядки телефона, оно полезно для других задач, включая датчики движения. Подключённый к правильному сенсору электрический сигнал может указать, движется ли человек, и даже показать интенсивность движения. Исследователи продемонстрировали это, объединив ткань с проводящим текстильным слоем для создания адаптивной системы управления температурой: при неподвижности ткань охлаждала, а при движении триботриболектричество активировало нижний слой для нагрева.

Технология печати

Материал производится методом прямой экструзионной печати (direct ink writing) — формой аддитивного производства. Это позволяет наносить ткань прямо на обычную одежду без сложных многослойных конструкций.

Почему оксид циркония

Учёные выбрали именно этот материал благодаря его двойственным свойствам. Оптически высокий показатель преломления циркония делает его отличным рассеивателем солнечного света. Электрически его диэлектрические свойства позволяют накапливать триботриболектрический заряд при контакте и разрыве контакта с другим материалом.

Возможные применения

Помимо адаптивного управления температурой, ткань может быть встроена в ночную одежду для активации сигналов тревоги при обнаружении предопределённого количества движения. Исследователи подчёркивают, что триботриболектричество можно применять к различным другим системам.

Это данные исследования, а не медицинский совет.