Mentre è facile progettare vestiti che ti tengono al caldo, è molto più difficile trovare un vestito che ti mantenga fresco in una torrida giornata estiva.
Ora, i ricercatori hanno progettato un tessuto che assomiglia a una comune maglietta ma può raffreddare il corpo di quasi 5°C. I ricercatori che lo hanno inventato dicono che la tecnologia, se prodotta in serie, potrebbe aiutare le persone in tutto il mondo a proteggersi dall’aumento delle temperature causate dai cambiamenti climatici.
Per realizzare abiti che proteggono dal calore del Sole, gli stilisti di solito utilizzano tessuti di colore chiaro, che riflettono la luce visibile. Ma un altro metodo riflette le radiazioni elettromagnetiche del Sole, comprese le radiazioni ultraviolette (UV) e del vicino infrarosso (NIR).
Il NIR riscalda gli oggetti che lo assorbono e li raffredda lentamente mentre lo emettono. Questo processo di raffreddamento, tuttavia, è ostacolato dalla nostra atmosfera: dopo essere stato emesso da un oggetto, il NIR viene spesso assorbito dalle molecole d’acqua vicine, riscaldando l’aria circostante.
Un tessuto a raffreddamento radiativo
Per accelerare il processo di raffreddamento, i ricercatori si stanno rivolgendo alla radiazione nel medio infrarosso (MIR), un tipo di IR con lunghezze d’onda più lunghe.
Invece di essere assorbita dalle molecole nell’aria circostante, l’energia MIR va direttamente nello spazio, raffreddando sia gli oggetti che l’ambiente circostante. Questa tecnica è nota come raffreddamento radiativo e gli ingegneri l’hanno utilizzata negli ultimi dieci anni per progettare tetti, pellicole di plastica, legno e vernici ultrabianche.
La pelle umana, a differenza di molti dei vestiti che indossiamo, emette naturalmente MIR.
Nel 2017, i ricercatori della Stanford University hanno progettato un tessuto che lascia passare il MIR dal corpo umano direttamente attraverso di esso, raffreddando chi lo indossa di circa 3°C.
Ma per funzionare, il tessuto deve essere molto sottile, solo 45 micrometri, o circa un terzo dello spessore di una camicia di lino leggera. Ciò ha portato alcuni ricercatori a mettere in dubbio la sua resistenza e durata.
Per progettare un tessuto più spesso, gli ingegneri Ma Yaoguang della Zhejiang University e Tao Guangming della Huazhong University of Science and Technology hanno adottato un approccio diverso.
Piuttosto che lasciare che il MIR dalla pelle passi direttamente attraverso il loro tessuto, insieme ai colleghi hanno progettato un tessuto che utilizza legami chimici per assorbire il calore corporeo e riemettere la sua energia nello spazio come MIR.
Il tessuto da 550 micrometri, realizzato con una miscela di acido polilattico e fibra sintetica con nanoparticelle di biossido di titanio sparse ovunque, riflette anche la luce UV, visibile e NIR, raffreddando ulteriormente chi lo indossa. “Anche se sembra una normale maglietta, otticamente è uno specchio“, dice Tao.
Per testare la loro creazione, i ricercatori hanno assemblato un gilet aderente, con una metà realizzata con il loro tessuto e l’altra in cotone bianco dello stesso spessore. Uno studente laureato ha indossato il giubbotto e si è seduto su una sedia da giardino alla luce diretta del sole per 1 ora.
Quando i ricercatori hanno misurato la sua temperatura cutanea, il lato sotto il nuovo tessuto era di quasi 5° C più freddo rispetto al lato sotto il cotone, come riportato su Science. Con una telecamera a infrarossi, il contrasto era chiaramente visibile e, come riferisce Tao, lo studente poteva sentire la differenza di temperatura sul suo corpo.
“Tutto questo è interessante“, afferma Yi Cui, lo scienziato dei materiali di Stanford che ha guidato il lavoro precedente e il cui laboratorio ha continuato a lavorare su tessuti trasparenti mid-IR. Ma aggiunge che, poiché la tecnologia che emette MIR è stata finora utilizzata su superfici fisse che si affacciano costantemente verso il cielo, gli autori del nuovo lavoro dovrebbero anche misurare quanto bene il loro tessuto si raffredda quando le persone stanno in piedi o camminano.
Cui si domanda anche se il tessuto funzioni altrettanto bene anche quando è aderente, poiché l’elemento di raffreddamento si basa sul suo stretto contatto con la pelle.
Evelyn Wang, ingegnere meccanico presso il Massachusetts Institute of Technology, condivide alcune delle preoccupazioni di Cui. Ma aggiunge che il lavoro conferma i rapidi progressi nell’area del raffreddamento radiativo.
“Questo tipo di approccio presenta vantaggi perché può consentire l’uso di una gamma più ampia di materiali e sembrare molto più simile al cotone, il che è importante per l’utente“.
Ma e Tao stanno ora contattando produttori tessili e aziende di abbigliamento per cercare di mettere i loro tessuti sugli scaffali.
Secondo la loro stima, il tessuto infuso di nanomateriali dovrebbe aggiungere solo un 10% circa ai costi tipici di produzione dell’abbigliamento.
“Possiamo farlo con la produzione di massa, il che significa che tutti potranno ottenere una maglietta … e il costo è sostanzialmente lo stesso delle loro vecchie maglie“, dice Ma. “Può giovare a tutti“.
