Loại vải mới làm mát người mặc gần 5°C

Nhóm nghiên cứu nói rằng công nghệ này, nếu được sản xuất hàng loạt, có thể giúp mọi người trên khắp thế giới tự bảo vệ mình trước nhiệt độ ngày càng tăng cao do biến đổi khí hậu gây ra.

Để tạo ra quần áo chống lại nắng nóng, các nhà thiết kế thời trang thường sử dụng vải sáng màu, phản chiếu ánh sáng khả kiến. Nhưng còn một phương pháp thiết kế vải khác, phản chiếu bức xạ điện từ của Mặt trời, bao gồm bức xạ cực tím (UV) và cận hồng ngoại (NIR).

NIR làm ấm các vật thể hấp thụ nó và từ từ làm lạnh chúng khi NIR thoát ra. Tuy nhiên, quá trình làm mát này lại bị cản trở bởi bầu khí quyển của chúng ta: Sau khi được phát ra từ một vật thể, NIR thường bị hấp thụ bởi các phân tử nước gần đó, làm nóng không khí xung quanh. Vì thế, các nhà nghiên cứu vật liệu đang chuyển sang bức xạ trung hồng ngoại (MIR), một loại tia hồng ngoại có bước sóng dài hơn. Thay vì bị hấp thụ bởi các phân tử trong không khí xung quanh, năng lượng MIR đi trực tiếp vào không gian, làm mát cả vật thể và môi trường xung quanh chúng. Kỹ thuật này được gọi là làm mát bằng bức xạ và các kỹ sư đã sử dụng nó trong thập kỷ qua để thiết kế mái nhà, màng nhựa, gỗ và sơn siêu trắng.

Da người, không giống như nhiều loại quần áo chúng ta mặc, phát ra MIR một cách tự nhiên. Vào năm 2017, các nhà nghiên cứu của Đại học Stanford đã thiết kế một loại vải cho phép MIR từ cơ thể người đi xuyên qua lớp vải, làm mát người mặc khoảng 3°C. Nhưng để có thể cho MIR đi qua, loại vải này phải rất mỏng - chỉ 45 micromet, khoảng 1/3 độ dày của vải lanh nhẹ, đặt ra bài toán về độ bền của quần áo.

Để thiết kế một loại vải dày hơn, các kỹ sư Ma Yaoguang ở Đại học Chiết Giang và Tao Guangming ở Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung có một cách tiếp cận khác. Thay vì để MIR từ da đi xuyên qua lớp vải, họ đã thiết kế một loại vải dệt sử dụng các liên kết hóa học để hấp thụ nhiệt cơ thể và tái phát năng lượng của nó vào không gian dưới dạng MIR. Loại vải có độ dày 550 micromet - được làm từ hỗn hợp axit polylactic và sợi tổng hợp với các hạt nano titanium dioxide rải rác khắp tấm vải. Loại vải này cũng phản chiếu tia UV, ánh sáng khả kiến và NIR, giúp làm mát hơn nữa. Mặc dù nó trông giống như một chiếc áo sơ mi thông thường, "về mặt quang học, nó là một tấm gương," Tao nói.

Để kiểm tra sản phẩm của mình, các nhà nghiên cứu đã may một chiếc áo với một nửa làm bằng vải và một nửa làm bằng bông trắng có cùng độ dày. Một sinh viên tốt nghiệp mặc áo vest dưới ánh nắng trực tiếp trong 1 giờ. Khi các nhà nghiên cứu đo nhiệt độ da, mặt bên dưới lớp vải mới mát hơn gần 5°C so với mặt bên dưới lớp vải bông, theo nhóm báo cáo trên tạp chí Science. Khi chụp ảnh hồng ngoại, sự tương phản nhiệt độ giữa hai lớp vải có thể nhìn thấy rõ ràng và Tao nói rằng sinh viên có thể cảm nhận được sự chênh lệch nhiệt độ.

"Vật liệu mới thật thú vị", Yi Cui, nhà khoa học vật liệu tại Stanford, nói. Nhưng Cui nói thêm rằng, vì công nghệ phát xạ MIR cho đến nay đã được sử dụng trên các bề mặt tĩnh, các tác giả cũng nên đo lường khả năng làm mát của vải khi người mặc cử động và di chuyển. Cui cũng tự hỏi liệu loại vải mới có phát huy tác dụng khi may thành các trang phục rộng hơn, chẳng hạn như áo phông, hay không, vì tính năng làm mát của loại vải này phụ thuộc vào sự tiếp xúc chặt chẽ của nó với da.

Ma và Tao hiện đang liên hệ với các nhà sản xuất dệt may và các công ty quần áo để cố gắng đưa vải của mình ra thị trường. Theo họ, loại vải tẩm vật liệu nano này chỉ tăng thêm khoảng 10% vào chi phí sản xuất quần áo thông thường. “Chúng tôi có thể sản xuất hàng loạt, có nghĩa là mọi người đều có thể mua một chiếc áo phông với chi phí như bình thường, nhưng mang lại lợi ích cho tất cả mọi người," Ma nói.