Obwohl Baumwollkleidung weich und warm ist, wird in Sportszenen oft davon abgeraten. Der Grund dafür ist, dass Baumwollfasern Feuchtigkeit leicht absorbieren und speichern. Sobald die Kleidung nass wird, beschleunigt sie die Wärmeableitung des Körpers. Kürzlich hat ein Forschungsteam der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ein neues synthetisches Faser-Aerogel-Material entwickelt, das so flauschig und bequem wie Baumwolle sein soll, gleichzeitig Feuchtigkeit effektiv abweist und die intelligente Anpassungsfunktion „Wärmespeicherung-Wärmeabgabe“ erreicht.
Diese Forschung wurde von einem Team bestehend aus Zhang Shihui, Zhang Zhihua, Shi Quan und anderen von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften durchgeführt. Sie stellten ein leichtes und flexibles Material namens „Phase-Change Fiber Aerogel“ (PCFA) her. Dieses Material besteht aus hydrophoben (wasserabweisenden) Polymerfasern, und gleichzeitig sind mikrokapselartige Phasenwechsel-Kohlenwasserstoffsubstanzen gleichmäßig in den Fasern verteilt. Es kann zu einer flauschigen Form ähnlich wie Wattebällchen verarbeitet oder zu einer flachen Stoffbahn verarbeitet werden.
In einer Umgebung mit niedrigerer Temperatur bringt die Struktur dieser Phasenwechsel-Kohlenwasserstoffmoleküle die Fasern näher aneinander und verbindet sich fest, wodurch die Wärme „gesperrt“ wird und ein Wärmespeichereffekt erzielt wird. Wenn die Temperatur auf den Übergangspunkt von etwa 26,2 Grad Celsius ansteigt, ändert sich die Struktur des Phasenwechselkohlenwasserstoffs, das Faserskelett öffnet sich und die ursprünglich gespeicherte Wärme wird freigesetzt, wodurch eine dynamische Regulierung der Temperatur der Mikroumgebung um den menschlichen Körper erreicht wird.
Im Experiment führten die Forscher Leistungstests mit etwa 15 cm x 20 cm großen Materialproben durch und verglichen diese mit gleich großen Baumwollstoffproben. Die Ergebnisse zeigen, dass die neue Materialprobe in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit kaum Wasserdampf oder Wassertropfen aufnimmt, während die Baumwollstoffprobe deutlich Feuchtigkeit aufnimmt; Unter Heiß- und Kaltumwandlungsbedingungen kann das PCFA-Material entsprechend den Designerwartungen je nach Umgebungstemperatur zwischen Wärmespeicher- und Wärmeabgabezustand wechseln.
Das Team führte auch einen Wärmeisolationstest durch, der das tatsächliche Tragen simulierte, indem es eine Hand in PCFA-Gewebe und die andere Hand in Baumwollgewebe der gleichen Dicke einwickelte und sie zum Vergleich in eine Umgebung mit niedrigen Temperaturen von minus 25 Grad Celsius legte. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass unter solch extrem kalten Bedingungen Hände, die mit PCFA-Material umwickelt sind, deutlich wärmer sind als Hände, die mit gewöhnlichem Baumwollstoff umwickelt sind, was die hervorragende Wärmeisolationsleistung des neuen Materials zeigt.
Im Hinblick auf die Haltbarkeit führten die Forscher mehrere Waschtests mit dem Material durch. Nach 20 Waschzyklen zeigte das neue Material nahezu keinen Faserverlust und behielt immer noch sein ursprüngliches flauschiges Aussehen. Noch wichtiger ist, dass seine Wärmeisolationsleistung nur geringfügig geschwächt wird und es immer noch etwa 97 % seiner „Wärmespeicherfähigkeit“ beibehält, was darauf hinweist, dass das Material unter täglichen Gebrauchs- und Reinigungsbedingungen eine gute Stabilität aufweist.
Experimente zeigen auch, dass dieses Phasenwechselfaser-Aerogel eine gute Flexibilität aufweist und die strukturelle Integrität ohne offensichtliche Risse oder Brüche aufrechterhalten kann, wenn es um einen sich ständig biegenden Finger gewickelt wird. Diese Eigenschaft bedeutet, dass sich das Material bei einer zukünftigen Verwendung in tragbaren Produkten wie Kleidung oder Handschuhen an die häufigen Bewegungen des menschlichen Körpers anpassen kann, ohne leicht beschädigt zu werden.
Das Forschungsteam sagte, dass diese neue Art von flauschigem Kunstfasermaterial mit weiterer Optimierung und technischer Entwicklung voraussichtlich in Outdoor-Bekleidung, Handschuhen und anderer warmer Ausrüstung in extrem kalten Umgebungen verwendet werden wird und eine neue Stoffauswahl bietet, die Komfort, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Wärme für Einsätze in kalten Gebieten und Outdoor-Sportarten vereint. Relevante Ergebnisse wurden in der Zeitschrift ACS Energy Letters veröffentlicht und der Forschungsfortschritt wurde von der American Chemical Society veröffentlicht.