Das ist so toll! Wissenschaftler haben einen neuen Stoff erfunden, der Sie beim Tragen automatisch abkühlt

Der Sommer ist wie versprochen angekommen. Jeder Winkel der Stadt scheint in einem riesigen Brennofen zu liegen und leidet unter der sengenden Hitze. Das Hitzephänomen wird immer schwerwiegender und stellt das Leben der Menschen vor große Herausforderungen.

In einer so heißen Jahreszeit nutzen manche Menschen Ventilatoren und Klimaanlagen, um den hohen Temperaturen zu trotzen, während andere der schwülen Hitze der Stadt entfliehen und in die Vororte gehen, um etwas Abkühlung zu finden. Warum sind Vororte cooler als Städte?

Wenn wir über den Temperaturunterschied zwischen Städten und Vororten sprechen, müssen wir über den „Wärmeinseleffekt“ sprechen.

Der Wärmeinseleffekt bezeichnet das Phänomen, dass die Temperatur in einem Bereich höher ist als in den umliegenden Bereichen. Dieses Phänomen bildet einen Hochtemperaturbereich, der einer isolierten Insel auf der Wetterkarte ähnelt, daher der Name „Wärmeinsel“. Der Wärmeinseleffekt tritt meist in Städten auf, deshalb wird er auch als urbaner Wärmeinseleffekt bezeichnet.

Wärmeinseleffekt. Das Bild stammt aus dem Internet

Einwohner der Stadt

Wie man dem städtischen Wärmeinseleffekt effektiv begegnet

Verbessern Sie den Komfort des Lebens

Am 14. Juni 2024 veröffentlichten Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Science einen Artikel über eine neue Art von Strahlungskühlgewebe, das das körperliche Wohlbefinden der Menschen bei heißem Wetter verbessern und die Auswirkungen des städtischen Wärmeinseleffekts auf den menschlichen Körper verringern soll.

Die Forschungsergebnisse wurden im Science-Magazin veröffentlicht (Bildquelle: Science-Magazin)

Dieses Strahlungskühlgewebe

So kühlen Sie sich ab

Das von den Forschern hergestellte, mittels Mittelinfrarotspektroskopie selektive Schichttextil (SSHF) besteht aus drei Schichten: einer Schicht aus Nanomikrometer-Hybridfasern aus Polymethylpenten (PMP), einer Schicht aus Silbernanodrähten (AgNWs) und einer Schicht aus Wollgewebe.

Darunter weist die Nanomikron-Hybridfaserschicht aus Polymethylpenten (PMP) auf der Oberfläche eine breite Größenverteilung und einzigartige chemische Bindungen auf, die eine hohe Absorptionsrate innerhalb des Spektralbereichs des atmosphärischen Transmissionsfensters (ATW) erreichen können. Das atmosphärische Transmissionsfenster (ATM) bezeichnet den Wellenlängenbereich, in dem die Sonnenstrahlung beim Durchgang durch die Atmosphäre eine starke Transmissionsfähigkeit aufweist. Dieser Teil des Lichts kann die Erdoberfläche direkt erreichen und hat großen Einfluss auf den Anstieg der Oberflächentemperatur.

Die mittlere Schicht aus Silbernanodrähten weist im gesamten mittleren Infrarotbereich eine hohe Reflektivität auf, wodurch die Übertragung von Infrarotstrahlen der städtischen Infrastruktur auf den menschlichen Körper wirksam verhindert und die Auswirkungen der Wärmestrahlung der städtischen Infrastruktur auf den menschlichen Körper verringert werden können.

Das Wollgewebe an der Unterseite kann die Wärmestrahlung der menschlichen Haut durch den Luftspalt zwischen Textil und Haut absorbieren und die Wärme durch die Schicht aus Silbernanodrähten weiter an das PMP-Gewebe an der Oberseite weiterleiten, wodurch die Wärme von der menschlichen Körperoberfläche an die Atmosphäre übertragen wird und ein Kühleffekt erzielt wird.

Aufbau und Tragbarkeit von spektral selektiv geschichteten Textilien im mittleren Infrarotbereich a. Struktur von Textilien; B. Schematische Darstellung der Strahlungswärmeübertragung von Textilien im Außenbereich; C. Emissionsgrad verschiedener Materialien im mittleren Infrarotbereich; D. Einfluss von Wollgewebe auf die Absorption von Wärmestrahlung durch den Menschen; ei. Forschungsergebnisse zu tragbaren Geräten (Bildquelle: Referenz 1)

Versuchsergebnisse zeigen, dass das im Rahmen dieser Studie hergestellte schichtweise hergestellte, spektralselektive Mittelinfrarot-Textil (SSHF) die Temperatur bei einer maximalen Sonnenintensität von 1010 W/m² um etwa 6,2 °C senken kann. Dies ist auf die Fähigkeit des Textils zurückzuführen, Wärme effektiv nach außen abzugeben und gleichzeitig die Wärmestrahlung vom Boden selektiv zu blockieren. Bei Experimenten zur Simulation städtischer Umgebungen wurde festgestellt, dass spektralselektive Schichttextilien (SSHFs) im mittleren Infrarotbereich tagsüber 2,3 °C und nachts 0,2 °C kühler sind als herkömmlich konstruierte Strahlungskühler.

Die poröse Struktur des kühlenden Textils sorgt außerdem für gute Atmungsaktivität, fördert die natürliche Diffusion des menschlichen Schweißes und verhindert Beschwerden durch ein stickiges Gefühl im Körper. Darüber hinaus weist das kühlende Textil eine starke Hydrophobie und starke mechanische Eigenschaften auf, wodurch seine eigene Sauberkeit gewährleistet wird und gleichzeitig eine hohe Haltbarkeit erreicht wird, wodurch die Anforderungen an tragbare Kleidung erfüllt werden.

Copyright-Bilder in der Galerie. Der Nachdruck und die Verwendung können zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen.

Tragbare Strahlungskühlprodukte bieten eine innovative und wirksame persönliche Kühllösung zur Bekämpfung des städtischen Wärmeinseleffekts. Dies trägt nicht nur zur Reduzierung der Nutzung von Klimaanlagen und des Energieverbrauchs bei, sondern beugt auch hitzebedingten Gesundheitsproblemen vor. Wir freuen uns auf die Massenproduktion dieses Hightech-Produkts, das Stadtbewohnern ein angenehmes Erlebnis und Arbeitern, die bei hohen Temperaturen arbeiten, ein kühles Gefühl bietet.

Verweise

[1]Ronghui Wu et al., Spektral konstruierte Textilien zur Strahlungskühlung gegen städtische Wärmeinseln[J].Science, 2024.

[2]Cui C et al., Hierarchisch-poröse Beschichtung gekoppelt mit Textil für passive Strahlungskühlung und Selbstreinigung am Tag[J].Solar Energy Materials and Solar Cells, 2022.

[3] Bai Yang, Wang Xiaoyun, Jiang Haimei et al. Forschungsfortschritte zum städtischen Wärmeinseleffekt[J]. Zeitschrift für Meteorologie und Umwelt, 2013.

[4] Lu Jinghua, Li Guoping. Analyse des städtischen Wärmeinseleffekts[J]. Zeitschrift des Chengdu Meteorological College, 1991.

Planung und Produktion

Produziert von Science Popularization China

Autor: Shi Chang, PhD in physikalischer Chemie

Produzent: China Science Expo

Herausgeber: Yang Yaping

Korrekturgelesen von Xu Lai und Lin Lin