هل تريد أن تتكيف ملابسك مع درجة حرارة جسمك في الوقت الفعلي، وأن ترتدي نفس الملابس في جميع أوقات السنة بغض النظر عن درجة الحرارة؟ لقد جعل باحثون من جامعة كاليفورنيا في إيرفاين هذه الرؤية حقيقة من خلال تطوير ملابس تتكيف مع درجة حرارة الجسد.
بقيادة الدكتور ألون جوروديتسكي، استلهم الفريق من الخصائص الديناميكية المتغيرة للألوان لجلد الحبار لإنشاء نسيج مرن وقابل للغسل وقابل للتنفس ويمكن دمجه في الملابس.
محتويات المقال :
تنظيم حرارة الجسم
عندما تكون بالخارج في يوم بارد، يحاول جسمك الحفاظ على درجة حرارته الداخلية، التي تساوي حوالي 37 درجة مئوية. تُسمى هذه العملية بالتنظيم الحراري، وهي ضرورية لبقائنا على قيد الحياة. إذا انخفضت درجة حرارة جسمك بشكل حاد جدًا، فقد يؤدي هذا إلى الارتباك والنعاس وحتى فشل الأعضاء. ومن ناحية أخرى، إذا ارتفعت درجة حرارة جسمك بشكل كبير جدًا، فقد يؤدي إلى ضربة الشمس ومضاعفات قد تهدد الحياة.
يتمتع جسم الإنسان بقدرة مذهلة على تنظيم درجة حرارته من خلال آليات مختلفة. على سبيل المثال، عندما تشعر بالبرد، ترتعش عضلاتك لتوليد الحرارة، وتنقبض الأوعية الدموية لتقليل فقدان الحرارة. وعندما تشعر بالحر، فإنك تتعرق لتبرد، وتتوسع الأوعية الدموية للسماح بتدفق المزيد من الدم إلى سطح الجلد.
جلد الحبار يلهم العلماء
لقد كان جلد الحبار موضع اهتمام العلماء لعقود من الزمن. لقد ألهمت قدرته الرائعة على تغيير اللون والنمط الباحثين لتطوير مواد متطورة يمكنها التكيف مع بيئات مختلفة. ولكن ما الذي يجعل جلد الحبار مميزًا جدًا؟
يكمن السر في البنية المعقدة للجلد، الذي يتألف من طبقات متعددة تعمل في تناغم للتلاعب بالضوء وتغيير مظهر الحبار. يمكن للخلايا المتخصصة الموجودة في هذه الطبقات أن تتوسع أو تنكمش لتغيير الطريقة التي ينقل بها الجلد الضوء المرئي ويعكسه. وتسمح هذه القدرة الرائعة للحبار بالاندماج مع محيطه، والتواصل، وحتى تنظيم درجة حرارة جسمه.
وقد استوحى الباحثون من جامعة كاليفورنيا في إيرفين الإلهام من هذه الأعجوبة الطبيعية لتطوير مادة يمكن أن تتكيف مع احتياجات درجة حرارة مرتديها. ومن خلال محاكاة الخصائص التكيفية لجلد الحبار، قاموا بإنشاء مادة مركبة يمكنها ضبط انتقال الأشعة تحت الحمراء وانعكاسها للحفاظ على راحة مرتديها في بيئات مختلفة.
قماش المستقبل
تم تصميم هذه المادة القابلة لضبط الحرارة لتتكيف مع درجة حرارة مرتديها عن طريق التحكم في طيف الأشعة تحت الحمراء. عندما ترتفع درجة حرارة الأشخاص، تنبعث بعض حرارتهم في صورة إشعاعات الأشعة تحت الحمراء غير المرئية، وهو ما تستخدمه الكاميرات الحرارية للكشف عن الحرارة. وتم تصميم المادة، التي تتكون من بوليمر مغطى بجزر نحاسية، للاستجابة لهذا الإشعاع، أو عكسه أو نقله للحفاظ على درجة حرارة مريحة.
ومع تمدد المادة، تتحرك الجزر النحاسية بعيدًا عن بعضها البعض، مما يغير كيفية تفاعلها مع الأشعة تحت الحمراء. تسمح هذه الخاصية الديناميكية للنسيج بتعديل الحرارة وفقًا لاحتياجات مرتديه. والنتيجة هي ملابس يمكن التحكم في درجة حرارتها والتي يمكن أن تبقيك مرتاحًا في مختلف أوقات السنة.
نسيج هندسي قابل للغسل وقابل للتنفس
يتطلب نقل المواد المركبة المستوحاة بيولوجيًا من المختبر إلى خزانة ملابسك جهودًا هندسية كبيرة. كان على الباحثين أن يجعلوا المادة قابلة للغسل، وقابلة للتنفس، وللدمج في نسيج مرن. ولتحقيق ذلك، قاموا بوضع طبقة رقيقة على المُركب، مما يتيح سهولة الغسيل دون تدهورها. يعد هذا الاعتبار العملي أمرًا بالغ الأهمية لأي قماش، لأنه يحتاج إلى تحمل الغسيل والتآكل المتكرر.
ولجعل المادة المركبة قابلة للتنفس، قام الفريق بتثقيبها، مما أدى إلى إنتاج مجموعة من الثقوب. يسمح هذا النهج المبتكر بنفاذية الهواء وبخار الماء على غرار الأقمشة القطنية، مما يضمن بقاء مرتديها جافًا ومرتاحًا. ثم قام الفريق بلصق المادة على شبكة، مما يدل على تكامل النسيج المباشر.
اختبر الباحثون خصائص الأشعة تحت الحمراء التكيفية للمادة بمطيافية الأشعة تحت الحمراء باستخدام تحويل فورييه (Fourier transform infrared spectroscopy). كما اختبروا خصائص التنظيم الحراري الديناميكية باستخدام صفيحة ساخنة محمية من التعرق. ومن اللافت للنظر، أنه حتى مع الطبقات الإضافية، والثقوب، وتكامل النسيج، ظل أداء المادة في إدارة الحرارة دون أن يتأثر.
تطبيقات وتأثير الأقمشة الذكية
يمكن لهذا القماش الثوري أن يبقيك مرتاحًا، سواء كنت تسترخي في المنزل، أو تتنزه في الجبال، أو تعمل في الهواء الطلق.
في المستقبل القريب، سيرتدي الرياضيون ملابس رياضية ذكية تتكيف مع درجة حرارة الجسم في الوقت الفعلي، مما يؤدي إلى تحسين الأداء والقدرة على التحمل. وسيرتدي المتزلجون سترات تبقيهم دافئين على المنحدرات، لكنها باردة عندما يحتسون الشوكولاتة الساخنة في النزل. كما سيرتدي العدائون الجوارب التي تمتص العرق، وتحافظ على أقدامهم جافة وخالية من البثور.
ولهذه التكنولوجيا آثار بعيدة المدى على الأشخاص ذوي الإعاقة أيضًا. حيث سيستمتع الأفراد على الكراسي المتحركة بالأنشطة الخارجية دون القلق بشأن تقلبات درجات الحرارة. والمرضى الذين يعانون من اضطرابات الدورة الدموية، يمكنهم الآن تنظيم درجة حرارة الجسم بسهولة، وتعزيز الصحة والرفاهية بشكل أفضل. ومع دمج هذه التكنولوجيا في حياتنا اليومية، فإنها ستغير صناعة الأزياء أيضًا.
المصادر
Squid-inspired fabric allows for temperature-controlled clothing | techxplore
Author: أخبار علمية
سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.
التعليقات :