Хотя одежда относится к основным человеческим потребностям, темпы её технологического развития уступают многим другим сферам. Недавно был создан инновационный текстиль, который можно печатать, и который способен обеспечивать охлаждение, фиксировать движения и вырабатывать электричество без использования внешних систем или сложных многослойных конструкций.

Разработка нанокомпозитного текстиля

Исследователи из Инженерного колледжа Грейнджера Иллинойсского университета разработали нанокомпозитный текстиль на основе диоксида циркония (ZrO₂). Этот материал сочетает пассивное охлаждение с возможностью получения энергии от биомеханических движений.

Принцип работы материала

Материал использует радиационное охлаждение, отражая до 96% поступающего солнечного излучения, что позволяет сохранять прохладу на открытом воздухе. Кроме того, он способен излучать тепловую энергию тела человека. Ткань также фиксирует движения, обнаруживая трибоэлектричество, возникающее при трении одежды о кожу. Получаемое небольшое количество электричества может использоваться для подачи сигнала интегрированным технологиям и питания малых носимых устройств.

Особенности структуры и производства

В отличие от традиционных тканей, которые поглощают значительную часть солнечного тепла и передают его телу, новый текстиль отражает 96% солнечного излучения и обладает 97% эмиссией в среднем инфракрасном диапазоне, эффективно отводя тепло тела. На открытом солнце температура ткани была на 3–6 °C ниже температуры окружающего воздуха, что заметно для человека.

Материал можно изготавливать методом прямого нанесения чернил — разновидностью аддитивного производства на основе экструзии.

Генерация электричества и дополнительные функции

Ткань способна генерировать электричество за счёт трибоэлектрического эффекта, возникающего при движении и трении о кожу. Зафиксирована пиковая плотность мощности около 47 мВт/м² и стабильная электрическая отдача более чем за 30 000 циклов работы. Хотя этого недостаточно для зарядки смартфона, получаемая энергия подходит для питания сенсоров и фиксации движений человека, а также может служить триггером для управляющих систем.

Интеграция с электронными системами

В эксперименте ткань была объединена с подложкой из проводящего текстиля для создания адаптивной системы терморегуляции. В состоянии покоя обеспечивалось пассивное охлаждение, а при движении трибоэлектрический сигнал активировал нагревательный элемент подложки. При этом сам материал ZrO₂ не генерировал тепло, а лишь подавал сигнал для активации подложки, оснащённой собственной электроникой.

Перспективы применения

Генерируемое трибоэлектричество может использоваться в различных системах. Например, текстиль в пижаме способен активировать сигнализацию при обнаружении определённого уровня движения. Таким образом, разработка открывает новые возможности для создания одежды с функциями мониторинга здоровья, адаптации к климату и интерактивного управления без необходимости сложных многослойных конструкций.