Исследователи также смогли оптимизировать тепловые и электрические свойства материала, позволяя материалу сохранять свои желаемые свойства даже при воздействии воздуха в течение многих недель. Более того, эти свойства были достигнуты с помощью процессов, которые были относительно простыми и не требовали чрезмерно высоких температур.
«Многие исследователи пытаются разработать нетоксичный и недорогой материал, но в то же время эффективный при нагревании и охлаждении», – сказал Тушар Гош, соавтор исследования. "Углеродные нанотрубки при правильном использовании безопасны, и мы используем форму, которая оказывается недорогой, условно говоря. Таким образом, это потенциально более доступный термоэлектрический материал, который можно использовать рядом с кожей."Гош – это Уильям А. Клопман, заслуженный профессор текстиля в текстильном колледже Уилсона штата Северная Каролина.
«Мы хотим интегрировать этот материал в саму ткань», – сказал Кони Чаттерджи, первый автор исследования и доктор философии.D. студент NC State. «В настоящее время исследования одежды, которая может регулировать температуру, в значительной степени сосредоточены на интеграции жестких материалов в ткани, и коммерческие носимые термоэлектрические устройства, представленные на рынке, также не являются гибкими."
По словам Чаттерджи, чтобы охладить пользователя, УНТ обладают свойствами, которые позволяют отводить тепло от тела при приложении внешнего источника тока.
«Думайте об этом как о пленке, с одной стороны которой охлаждают, а с другой – нагревают», – сказал Гош.
Исследователи измерили способность материала проводить электричество, а также его теплопроводность или насколько легко тепло проходит через материал.
Одним из важнейших открытий было то, что этот материал имеет относительно низкую теплопроводность – это означает, что тепло не будет легко возвращаться к пользователю после выхода из тела, чтобы его охладить. Это также означает, что если бы материал использовался для обогрева пользователя, тепло перемещалось бы с током к телу, а не возвращалось бы в атмосферу.
Исследователи смогли точно измерить теплопроводность материала благодаря сотрудничеству с лабораторией Цзюнь Лю, доцента кафедры механической и аэрокосмической техники в NC State. Исследователи использовали специальную экспериментальную схему для более точного измерения теплопроводности материала в направлении, в котором электрический ток движется внутри материала.
«Вы должны измерить каждое свойство в одном направлении, чтобы дать вам разумную оценку возможностей материала», – сказал Лю, соавтор исследования. «Это была непростая задача; это была очень сложная задача, но мы разработали метод для ее измерения, особенно для тонких гибких пленок."
Исследовательская группа также измерила способность материала генерировать электричество, используя разницу температур или температурный градиент между двумя средами. Исследователи сказали, что они могут использовать это для нагрева, охлаждения или для питания небольшой электроники.
Лю сказал, что, хотя эти термоэлектрические свойства были важны, также было ключевым, что они нашли материал, который также был гибким, устойчивым на воздухе и относительно простым в изготовлении.
«Суть этой статьи не в том, что мы достигли лучших термоэлектрических характеристик», – сказал Лю. «Мы добились того, что можно использовать как гибкий, электронный, мягкий материал, который легко изготовить. Этот материал легко приготовить, и легко добиться этих свойств."
В конечном итоге их видение проекта состоит в том, чтобы разработать умную ткань, которая может нагревать и охлаждать пользователя, а также собирать энергию.
Они считают, что умная одежда может помочь снизить потребление энергии.
«Вместо того, чтобы нагревать или охлаждать все жилище или пространство, вы должны нагревать или охлаждать личное пространство вокруг тела», – сказал Гош. "Если бы мы могли снизить температуру термостата на градус или два, это могло бы сэкономить огромное количество энергии."