Slimme stof kan na 10 minuten blootstelling aan de zon tot 30°C opwarmen

Een nieuw type stof ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Waterloo kan opwarmen bij blootstelling aan de zon dankzij innovatieve nanodeeltjes ingebed in de vezels van de stof. Deze vooruitgang vertegenwoordigt een innovatieve en milieuvriendelijke optie om warm te blijven in de winter.

Draagbare verwarmde kleding is doorgaans afhankelijk van metalen of keramische verwarmingselementen om op te warmen en van een externe stroombron, wat veiligheidsrisico’s voor gebruikers kan opleveren.

Dit nieuwe doek bevat geleidende polymere nanodeeltjes die bij blootstelling aan zonlicht tot 30°C kunnen opwarmen. Het ontwerp vereist geen externe voeding en kan ook van kleur veranderen om temperatuurschommelingen visueel te monitoren. De studie werd onlangs gepubliceerd in Geavanceerde composieten en hybride materialen.

“De magie achter de temperatuurgevoelige kleurverandering ligt in de combinatie van nanodeeltjes ingebed in de polymeervezels”, zegt Yuning Li, professor aan de afdeling Chemische Technologie van Waterloo, en onderdeel van het onderzoeksteam dat bestaat uit Chaoxia Wang en Fangqing Ge van het College of Textile Science and Engineering aan de Jiangnan Universiteit in China.

“De nanodeeltjes worden geactiveerd door zonlicht, waardoor de stof warmte kan opnemen en omzetten in warmte.”

De vezel wordt gemaakt met behulp van een schaalbaar natspinproces, waarbij polyaniline- en polydopamine-nanodeeltjes worden gecombineerd om de lichtabsorptie te verbeteren en de fotothermische conversie te verbeteren. Thermoplastisch polyurethaan dient als de draaiende matrix, terwijl thermochrome kleurstoffen de omkeerbare kleurverandering mogelijk maken. De resulterende vezel kan tot stof worden geweven voor draagbare toepassingen.

Naast het vermogen om de temperatuur te veranderen, kan de nieuwe stof van de Waterloo-onderzoekers maar liefst vijf keer zijn oorspronkelijke vorm uitrekken en maar liefst twintig wasbeurten weerstaan, terwijl de functie en het uiterlijk behouden blijven. Het omkeerbare kleurveranderende vermogen biedt een ingebouwde temperatuurbewakingsfunctie om de veiligheid en het gemak van de drager te garanderen.

“We gaven prioriteit aan duurzaamheid en zorgden ervoor dat de stof bestand was tegen herhaald gebruik en blootstelling aan het milieu, terwijl de innovatieve eigenschappen behouden bleven”, aldus Li.

Het Waterloo-team onderzoekt meer kosteneffectieve alternatieven voor polydopamine om de slimme stoftechnologie toegankelijker te maken. Toekomstige ontwikkelingen zullen zich richten op het opschalen van het productieproces en het verlagen van de kosten zonder afbreuk te doen aan de innovatieve eigenschappen van de stof.

De mogelijke toepassingen van de stof zijn onder meer hulp bij koude reddingssituaties en kleding voor huisdieren op zonne-energie om ze comfortabel te houden als ze in de winter buiten zijn.