Sekret nowej tkaniny tkwi w zjawisku chłodzenia radiacyjnego. Ziemska atmosfera przepuszcza promieniowanie podczerwone w zakresie od około 8 do 13 mikrometrów, materiał może więc wypromieniować część zgromadzonego ciepła bezpośrednio w przestrzeń kosmiczną, zamiast oddawać je otaczającemu powietrzu.
Ciepło ucieka prosto w kosmos
To prowadzi do zaskakującego efektu - odpowiednio zaprojektowana powierzchnia może osiągnąć temperaturę niższą od temperatury otoczenia, ponieważ jest niejako "połączona termicznie" z niezwykle zimną przestrzenią kosmiczną. Problem polega jednak na tym, że chłodzące materiały radiacyjnie są zazwyczaj białe lub srebrzyste.
Fiolet jest zaś szczególnie trudnym kolorem, ponieważ jego uzyskanie wymaga pochłaniania dużej części zielonego światła, którego Słońce dostarcza bardzo dużo. Skąd zatem ten pomysł? Naukowcy rozwiązali opisywany problem dzięki strukturom metalo-organicznym, czyli MOF, które są szczególnie interesujące ze względu na możliwość precyzyjnego dostosowywania ich właściwości - warto przypomnieć, że ich twórcy otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 2025 roku.
Fiolet pokonał biel
W mikroskopijnych włóknach umieszczono między innymi ZIF-67 oraz nanocząsteczki tlenku cynku. ZIF-67 pochłania promieniowanie w zakresie widzialnym odpowiedzialnym za fioletową barwę, ale jednocześnie zachowuje wysoką refleksyjność w kluczowym zakresie podczerwieni.
W testach przeprowadzonych w bezpośrednim świetle słonecznym próbki fioletowej tkaniny były średnio o 4,2°C chłodniejsze od komercyjnej białej bawełny i o 6,2°C chłodniejsze od tradycyjnie barwionej fioletowej bawełny. Jeszcze ciekawiej wyglądało badanie z wykorzystaniem materiału imitującego ludzką skórę rozgrzaną do 37°C. Pod fioletową tkaniną temperatura była nawet o 8°C niższa. Dla białej bawełny różnica wynosiła 4,6°C, a dla zwykłego fioletowego materiału zaledwie 2,8°C.
Zobacz również:
To może być dopiero początek
Nowa tkanina jest lekka, elastyczna i przepuszcza parę wodną, dzięki czemu może być stosowana w odzieży. Powierzchnia jest również hydrofobowa, zachowała właściwości chłodzące po 50 cyklach prania i wytrzymała promieniowanie UV odpowiadające 108 dniom spędzonym na zewnątrz.
Naukowcy podkreślają, że podobną metodę można potencjalnie wykorzystać do uzyskania innych kolorów. Istnieją już między innymi brązowy HKUST-1(Cu) oraz cyjanowy MOF-74(Ni), które mogą posłużyć do opracowania kolejnych wariantów.
Technologia nie jest jednak jeszcze gotowym produktem masowym. Największym wyzwaniem pozostaje skalowanie produkcji i jej opłacalność. Chłodzenie radiacyjne jest już wykorzystywane komercyjnie do ograniczania nagrzewania budynków, ale stworzenie taniej, trwałej i dostępnej odzieży wykorzystującej tę technologię będzie znacznie trudniejsze.
