Das Tragen von Technologie am Körper bringt Wärme und Stil zugleich

Während der gerade zu Ende gegangenen Frühlingsfestferien, die von einer Kältewelle betroffen waren, sanken die Temperaturen in einigen Teilen des Landes stark und befanden sich im „Schnellgefriermodus“.

Nach Angaben des Zentralen Meteorologischen Observatoriums erreichten die Temperaturen während der Ferienzeit in Teilen Nordostchinas und Nordchinas einen neuen Tiefstand in diesem Winter. In der Stadt Mohe in der Provinz Heilongjiang fiel die niedrigste Temperatur sogar auf minus 53 Grad Celsius.

Um die Kälte abzuhalten, ziehen selbst viele junge Leute, denen Stil wichtiger ist als Temperatur, dicke Mäntel an.

Wer es warm haben möchte, muss sich allerdings nicht wie ein Knödel einpacken. Heutzutage kann die in Winterkleidung verwendete „schwarze Technologie“ den Menschen helfen, „sowohl anmutig als auch warm“ zu sein.

„Der Verlust der menschlichen Körperwärme wird durch Wärmeübertragung verursacht, wobei es drei grundlegende Arten der Wärmeübertragung gibt: Leitung, Konvektion und Strahlung.“ Xia Zhaopeng, leitender Ingenieur und Doktorvater an der Fakultät für Textilwissenschaft und -technik der Polytechnischen Universität Tianjin, sagte in einem Interview mit Reportern, dass man bei der Entwicklung kältebeständiger Winterkleidung alles daran setzen müsse, den Wärmeverlust auf diese drei Arten zu reduzieren, um eine wärmeisolierende Wirkung zu erzielen. Auch Winter-Wärmedämmstoffe und Wärmedämmkleidung werden nach diesem Prinzip entwickelt und gestaltet.

Gänsedaunen-Imitat:

Hält die Wärme auch im nassen Zustand

„Im Winter besteht ein großer Temperaturunterschied zwischen dem menschlichen Körper und der äußeren Umgebung mit niedrigen Temperaturen, der zu Wärmeleitung führt, d. h., die Wärme wird von einer hohen zu einer niedrigen Temperatur geleitet. Wenn Sie der Kleidung eine hochflorige Thermofüllung mit geringer Wärmeleitfähigkeit hinzufügen, können Sie die Wärmeleitung verhindern, wodurch der Wärmeverlust des menschlichen Körpers verringert und der Zweck des Warmhaltens erreicht wird.“ Xia Zhaopeng führte aus, dass diese Art der Wärmefüllung hauptsächlich eine Rolle bei der Blockierung der Wärmeleitung spielt. Derzeit sind Baumwolle, Wolle und Daunen die gebräuchlichsten Naturmaterialien, während Hohlpolyester und sprühbeschichtete Baumwolle die gebräuchlichsten Chemiefasermaterialien sind.

Im Vergleich zu herkömmlichen Wärmedämmfüllmaterialien sind in den letzten Jahren einige neue Wärmedämmfüllmaterialien auf den Markt gekommen, von denen die hochwärmeisolierende Watte mit einer Struktur aus imitierter Gänsedaunen das repräsentativste ist. Dieses Füllmaterial ist nicht nur warm und leicht, sondern wärmt auch bei Nässe weiterhin. Bei den Olympischen Winterspielen 2022 in Peking wird die Kälteschutzkleidung der chinesischen Athleten mit dieser Art von Gänsedaunen-ähnlicher, hochwärmender Wattierung als Füllmaterial ausgestattet sein, die selbst bei völliger Durchnässung noch eine Wärmespeicherrate von 98 % erreicht.

Der Hauptbestandteil der hochwärmeisolierenden Wattierung mit Gänsedaunen-Imitatstruktur besteht aus Gänsedaunen-Imitat, dessen Durchmesser und Länge sich kaum von denen der Gänsedaunenfasern unterscheiden und das mit Ferninfrarot-Polyester und Hotmelt-Polyester vermischt ist. Xia Zhaopeng erklärte, dass die künstliche Gänsedaunen hauptsächlich aus hohlem Polyester und Y-förmigem Polyester bestehen. Diese beiden Polyesterarten können ruhende Luft maximal speichern, und ruhende Luft kann die Wärme besser bewahren. Darüber hinaus können hohles Polyester und Y-förmiges Polyester auch in wassergetränktem Zustand noch eine gewisse Menge ruhender Luft speichern.

Die hochgradig wärmeisolierende Wattierung mit der Struktur von imitierter Gänsedaunenstruktur kann die Nachteile natürlicher Gänsedaunen, wie etwa Sperrigkeit, Geruchsbildung, leichtes Ausfallen und hohe Kosten, überwinden. Zudem ist es ultraleicht, ultradünn, wärmt im nassen Zustand und ist besonders flauschig. Darüber hinaus weist es nach dem Waschen eine gute Elastizität auf, läuft nicht ein und seine Wärmespeicherfähigkeit lässt nicht nach.

Heizfolie aus Kohlenstoffnanoröhren:

Heizt sofort nach dem Einschalten auf, Temperatur ist einstellbar

Elektrisch beheizte Kleidung aus Heizmaterialien gehört zu den am meisten untersuchten Winterkleidungsstücken im In- und Ausland.

Zu den üblichen Heizmaterialien gehören Nickel-Chrom-Heizdrähte, Verbundheizdrähte, Kohlefaser-Heizdrähte, Kohlenstoffnanoröhren-Heizfolien usw. Diese Materialien werden in die Kleidung eingearbeitet, um elektrisch beheizte Kleidung herzustellen. Wenn die elektrisch beheizte Kleidung an das Ladegerät angeschlossen wird, erzeugt der elektrische Strom, der durch das Heizmaterial in der Kleidung fließt, Wärme, genau wie wenn man eine Heizdecke auf den Körper legt. Xia Zhaopeng stellte vor, dass diese Art von Kleidung darüber hinaus auch über eingebaute Sensoren verfügt, die eine intelligente Temperaturregelung der Kleidung über Bluetooth ermöglichen. Benutzer müssen lediglich eine App herunterladen und können die Temperatur der Kleidung jederzeit über ihr Mobiltelefon anpassen.

Darunter verfügt der Kohlenstoffnanoröhren-Heizfilm als wichtige Komponente im Heizsystem zur Temperaturregelung über sehr gute Anwendungsaussichten. „Der Heizfilm aus Kohlenstoffnanoröhren kann wiederholt gewaschen werden und hält mehr als 100.000 Biegungen stand. Die Filmdicke beträgt etwa zehn Mikrometer, er ist sehr flexibel und die Heizleistung liegt bei über 65 %.“ Xia Zhaopeng hinzugefügt

Darüber hinaus sind auch relativ günstige lineare Heizelemente aus Metalldrähten, wie beispielsweise Nickel-Chrom-Heizdrähte, Verbundheizdrähte usw., Heiz-„Experten“.

„Metalldrahtmaterialien haben eine hohe Leitfähigkeit, eine gute elektrische Heizleistung und verfügen über Eigenschaften wie Sensorik und elektromagnetische Abschirmung. Am Beispiel von Verbundheizdrähten wird dem Metalldraht Molybdän hinzugefügt, was nicht nur die Oxidation des Metalls reduziert, sondern auch die Haltbarkeit des elektrischen Metallheizelements verbessert.“ Xia Zhaopeng stellte vor, dass der Metalldraht mit Molybdän durch einen Kaltstreckprozess in Mikron-Mikrodrähte aus Metall umgewandelt wird, wodurch er von einem Metalldraht in eine Faser umgewandelt wird. Die Faser kann mit Polyestergarn gemischt werden, um Garn herzustellen, und der aus dem Garn hergestellte Stoff ist leitfähig.

Im Vergleich zu herkömmlichen leitfähigen Stoffen weist dieser leitfähige Stoff eine verbesserte Flexibilität und einen höheren Tragekomfort auf. „Seine Flexibilität und Form kommen traditionellen Fasern und Garnen sehr nahe und auch sein Komfort ist verbessert.“ Xia Zhaopeng sagte jedoch, dass diese Art von Kleidungsmaterial immer noch Nachteile habe, beispielsweise dass es nicht lange waschbeständig und relativ schwer sei.

Infrarotreflektierende Materialien für den menschlichen Körper:

Die Wärmestrahlungsreflexion des menschlichen Körpers kann 60 % erreichen

Eine weitere Form des Wärmeverlusts des menschlichen Körpers ist die Infrarot-Wärmestrahlung. Herkömmliche Textilien weisen eine hohe Infrarot-Emission und einen schnellen Wärmeverlust auf. Studien haben gezeigt, dass Baumwolle zwangsläufig mehr als 50 % der Körperwärme in Form von mittlerer Infrarotstrahlung abstrahlt. Materialien, die die Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers reflektieren, können den Verlust von Infrarotwärmestrahlung reduzieren, indem sie die vom menschlichen Körper ausgesandten Infrarotwellen zurück zum menschlichen Körper reflektieren und so den Effekt der Wärmespeicherung erzielen.

Die meisten Materialien, die Infrarotstrahlung vom menschlichen Körper reflektieren, bestehen aus Metallpartikeln. Diese Partikel liegen in Form einer Mikrostruktur vor. Durch das Aufbringen dieses Materials auf den Stoff entsteht eine Infrarotwellenreflexionsschicht. Diese reflektierende Schicht kann den größten Teil der vom menschlichen Körper abgestrahlten Infrarotwellen zurückreflektieren und so eine wärmeisolierende Wirkung erzielen. Xia Zhaopeng fügte hinzu.

„Für das Futter von Winteroberbekleidung werden üblicherweise Materialien verwendet, die die Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers reflektieren. Im Allgemeinen kann die Reflektivität der Wärmestrahlung des menschlichen Körpers 60 % erreichen, was den Kälteschutz und die Wärmespeicherwirkung der Kleidung deutlich verbessern kann.“ Xia Zhaopeng sagte jedoch, dass das Material bei einem längeren Aufenthalt in einer Umgebung mit extrem niedrigen Temperaturen aufgrund der begrenzten Wärmeabstrahlung des menschlichen Körpers möglicherweise nicht die ideale Wärmewirkung erzielen könne.

Mikroporöse Membran aus Polytetrafluorethylen:

Atmungsaktiv und wasserdicht bei niedrigen Temperaturen

Im Winter kann es im Freien zu Regen, Schnee, Frost und anderen Witterungsbedingungen kommen. Die wasserdichte Schicht mit hoher Dichte kann das Eindringen von Regen, Schnee und Frost blockieren und die Verringerung des Wärmedämmungskoeffizienten, die Verringerung der Wärmedämmungseffizienz oder sogar den Ausfall aufgrund von Durchnässung des inneren Wärmedämmungsmaterials der Kleidung verhindern.

„Das wasserdichte Material ist eine Schicht aus mikroporöser Membran aus Polytetrafluorethylen, einer Polyurethanmembran auf Wasserbasis oder einer Polyurethanmembran, die an der Außenseite eines hochdichten Gewebes angebracht ist.“ Xia Zhaopeng erklärte, dass die mikroporöse Membran aus Polytetrafluorethylen mehr als eine Milliarde Löcher pro Quadratzentimeter aufweist. In einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen kann die Öffnungsrate dieser Löcher 80 % erreichen. Der Durchmesser dieses Lochs ist 700-mal größer als der Durchmesser eines Wasserdampfmoleküls, sodass der vom menschlichen Körper produzierte Schweißdampf hindurchdringen kann und die Kleidung somit atmungsaktiv bleibt. Der Durchmesser der Löcher in der mikroporösen Membran aus Polytetrafluorethylen ist um ein Vielfaches kleiner als der Durchmesser von normalem Wasser, sodass kein flüssiges Wasser von außen durchdringen kann und so der Zweck der Wasserabdichtung erreicht wird.

Quelle: Science and Technology Daily, APP „Cloud Science Popularization“ der Inner Mongolia Association for Science and Technology

Herausgeber: Qiao Yuxin

Rezensent: Naren Na Zhao Lewen