Termoizolacja i kamuflaż cieplny. Polscy naukowcy stworzyli nanowłókna

Zespół prof. Urszuli Stachewicz odtworzył mikrostrukturę włosów niedźwiedzia polarnego i kaktusa w materiałach polimerowych. Jak podaje PAP, rozwiązanie może poprawić termoizolację w budownictwie i wesprzeć kamuflaż termiczny.

Badacze analizują materiały, ich strukturę i właściwości.Badacze analizują materiały, ich strukturę i właściwości.
Źródło zdjęć: © AGH | Archiwum AGH
Anna Wajs-Wiejacka

Najważniejsze informacje

  • Naukowcy z AGH opracowali ultralekkie maty z nanowłókien, które naśladują izolacyjne właściwości sierści niedźwiedzia polarnego.
  • Kamera termowizyjna potwierdziła ograniczenie strat ciepła w ramach okien po wypełnieniu ich matami; wyniki opisano w "Advanced Science".
  • Zespół bada też magazynowanie energii w materiałach PCM oraz zastosowania w inteligentnych tekstyliach i kamuflażu termicznym.

Badacze z AGH w Krakowie wykorzystali biomimetyzm, aby przenieść rozwiązania z natury do inżynierii materiałowej. Według PAP zespół prof. Urszuli Stachewicz scharakteryzował budowę włosa niedźwiedzia polarnego i włosów kaktusa, a następnie odtworzył ich kluczowe cechy w polimerach. Celem jest efektywna termoizolacja w lekkiej formie, możliwa do dopasowania do różnych kształtów i przestrzeni.

Kluczowy motyw prac to puste w środku włókna inspirowane sierścią niedźwiedzia. Naukowcy wykonali je z polistyrenu i poliuretanu, korzystając z elektroprzędzenia oraz igły z dwiema współosiowymi dyszami. Tak powstały włókna z podwójną otoczką i pustym rdzeniem. Maty mają ok. 90 proc. objętości powietrza, są bardzo lekkie i elastyczne, a średnica pojedynczego włókna jest tysiąc razy mniejsza od ludzkiego włosa.

Tajemnicze odkrycie w Egipcie. Badacze mówią o wielkiej szansie

Rozwiązanie sprawdzono w ramach okiennych z użyciem kamery termowizyjnej. Wypełnienie pustych przestrzeni matami wyraźnie ograniczyło straty energii: zimą ciepło zostaje wewnątrz, a latem materiał chroni przed nagrzewaniem. Wyniki badań opisano w czasopiśmie "Advanced Science", co wzmacnia ich wiarygodność i ułatwia wdrożenia w budownictwie.

Magazynowanie energii i inspiracja kaktusem

Zespół rozwija też wątek magazynowania ciepła. Badacze nawiązują do naturalnego mechanizmu niedźwiedzia polarnego: ciemna skóra pochłania promieniowanie, a tłuszcz magazynuje energię. W materiałach typu PCM chcą uzyskać podobny efekt z dodatkiem glikolu lub węgla warstwowego, które pochłaniają i uwalniają energię wraz ze zmianami temperatury. Taki układ może stabilizować mikroklimat w otoczeniu użytkownika.

Drugi trop biomimetyczny prowadzi do kaktusa Cephalocereus senilis. Jego włosy mają mikrorowki, które skutecznie zatrzymują powietrze. Odtworzone przez zespół włókna z poliwęglanu spisały się jako otulina do rur z ciepłą wodą. Dzięki lepszej izolacyjności taka otulina może być cieńsza niż standardowa guma, bez utraty wymaganych parametrów cieplnych.

Tekstylia inteligentne i kamuflaż termiczny

Badacze tworzą także przędze z nanowłókien, które można wplatać w tkaniny. To krok w stronę odzieży reagującej na warunki i potrzeby użytkownika. - Wyobraźmy sobie bluzę, która dostosowuje się do temperatury ciała, monitoruje poziom cukru z potu, a dzięki energii z ruchu użytkownika ładuje telefon. To nie jest już czyste science fiction - mówiła PAP prof. Urszula Stachewicz. Naukowcy wskazują też na kamuflaż termiczny, który może ograniczać widoczność w kamerach i dla dronów.

Jako naukowcy prowadzimy badania podstawowe, ale one niemal natychmiast przekładają się na aplikacje. Potrzebujemy jednak przemysłu, który wdroży te pomysły do masowej produkcji - podkreśliła w rozmowie z PAP prof. Stachewicz.

Badaczka dodała, że nowe własności często wynikają z geometrii i architektury materiału, co potwierdzają prezentowane projekty, łączące chemię, fizykę i biologię w praktycznych zastosowaniach.

Wybrane dla Ciebie
-7 st. C w Polsce. Wskazali miejsce. Już 26.04
-7 st. C w Polsce. Wskazali miejsce. Już 26.04
Krzyżówka o higienie. Wiesz, jak o nią zadbać?
Krzyżówka o higienie. Wiesz, jak o nią zadbać?
Lodowe chmury na pozasłonecznym "jowiszu". Luki w modelach
Lodowe chmury na pozasłonecznym "jowiszu". Luki w modelach
Prawie 400 mandatów w miesiąc. Trwają kontrole
Prawie 400 mandatów w miesiąc. Trwają kontrole
Łukasz Litewka zginął w wypadku. Policja odpowiada na spekulacje
Łukasz Litewka zginął w wypadku. Policja odpowiada na spekulacje
Ujawnił plany Putina. Ekspert wspomniał o Polsce
Ujawnił plany Putina. Ekspert wspomniał o Polsce
Nieprzytomny nastolatek. Dramatyczny widok. Ujawnili szczegóły
Nieprzytomny nastolatek. Dramatyczny widok. Ujawnili szczegóły
Krzyżówka dla miłośników czekolady. Znasz odpowiedź na siódme pytanie?
Krzyżówka dla miłośników czekolady. Znasz odpowiedź na siódme pytanie?
W bagażniku przewoził migrantów. Akcja strażników na granicy polsko-litewskiej
W bagażniku przewoził migrantów. Akcja strażników na granicy polsko-litewskiej
Pogoda na majówkę. Wskazują 27 kwietnia. Już wtedy się zacznie
Pogoda na majówkę. Wskazują 27 kwietnia. Już wtedy się zacznie
Ktoś zostawił w lesie butelkę. Stało się coś niezwykłego
Ktoś zostawił w lesie butelkę. Stało się coś niezwykłego
Miks satyry i dezinformacji. Iran wygrywa wojnę propagandową w sieci
Miks satyry i dezinformacji. Iran wygrywa wojnę propagandową w sieci