Wie erzeugt selbsterwärmende Unterwäsche Wärme aus dem Nichts?

Wichtige Punkte

★ Wärme kommt nicht von ungefähr. Wärmeerzeugende Fasern erzeugen Wärme mit Hilfe „äußerer Kräfte“.

★ Selbsterwärmende Unterwäsche nutzt meist die „Feuchtigkeitsaufnahme und Wärmeerzeugung“, das heißt, Ihr Schweiß versorgt Sie mit Energie.

Auf dem Markt für warme Winterkleidung werden viele Unterhosen mit der Funktion „Selbsterwärmung“ gekennzeichnet, was bedeutet, dass die Kleidung selbst Wärme erzeugen und so den menschlichen Körper wärmen kann. Ist diese „Selbsterhitzungsfunktion“ also real?

Aus der Perspektive des Energieerhaltungssatzes lässt sich Wärme sicherlich nicht aus dem Nichts erzeugen, daher gibt es auch keine „selbsterwärmende“ Kleidung, die „etwas aus dem Nichts erschaffen“ kann. Es gibt jedoch tatsächlich viele Arten von wärmeerzeugenden Fasermaterialien, die uns unter bestimmten Bedingungen ein wenig zusätzliche Wärme spenden können. Kleidung aus diesen Materialien muss nicht besonders dick sein, um außergewöhnlich warm zu sein.

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Wie also erzeugen diese magischen Materialien Wärme? Worauf sollten wir beim Tragen und Waschen dieser Kleidung achten? Lassen Sie uns heute das Geheimnis lüften!

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Magische Heizfaser

Es besteht kein Zweifel daran, dass alle Arten selbsterhitzender Fasern tatsächlich mit Hilfe äußerer Kräfte Wärme erzeugen.

Beispielsweise absorbieren photothermische Fasern Sonnenlicht und reflektieren die Wärmestrahlung des menschlichen Körpers. elektrische Heizfasern erwärmen sich bei Stromzufuhr; und Phasenwechselfasern regulieren die Temperatur, indem sie durch Phasenwechsel der Materie latente Wärme freisetzen oder absorbieren. Der am häufigsten verwendete Heizmechanismus bei Alltagskleidung ist jedoch die „hygroskopische Erwärmung“.

Feuchtigkeitsabsorbierende und wärmeerzeugende Fasern absorbieren hauptsächlich den vom menschlichen Körper abgegebenen Wasserdampf, also Schweiß, und bilden Wasserstoffbrücken, um Wärme abzugeben. In der Struktur der Faser gibt es einige hydrophile Gruppen – vereinfacht gesagt atomare Gruppen, die „Wasser mögen“ –, die sich mit Wassermolekülen verbinden und Wärme erzeugen. Dabei wird auch die kinetische Energie der Wassermoleküle in Wärme umgewandelt.

Wasserstoffbrücken sind eine besondere Art chemischer Bindungen, die zwischen intermolekularen Kräften und kovalenten Bindungen liegen. Es kommt normalerweise in Wasser vor und wird ständig zwischen Wassermolekülen aufgebrochen und neu kombiniert. | Aus dem Internet

Alle herkömmlichen Textilfasern haben die Fähigkeit, Feuchtigkeit aufzunehmen und Wärme zu erzeugen, allerdings variiert die Wärmeerzeugungskapazität der verschiedenen Arten. Spezielle selbsterhitzende Fasern weisen in ihrer chemischen Zusammensetzung mehr hydrophile Gruppen auf, sodass die Fasern eine bessere Hygroskopizität aufweisen und nach der Aufnahme von Feuchtigkeit mehr Wärme abgeben.

Um die Hygroskopizität der Faser zu verbessern, können der Faser nicht nur hydrophile Gruppen zur Hydrophilisierungsbehandlung hinzugefügt werden, sondern auch die Oberflächenmorphologie der Faser kann verändert werden, um die Adsorption von Wassermolekülen auf der Faseroberfläche zu erleichtern.

Beispielsweise kann durch eine Erhöhung der Anzahl und Tiefe der Rillen auf der Faseroberfläche die Fähigkeit der Faser, Wasserdampf zu adsorbieren, verbessert werden. Im Bild unten sind die Anzahl und Tiefe der Oberflächenrillen der beiden Arten von feuchtigkeitsabsorbierenden und wärmeerzeugenden Fasern auf der rechten Seite größer als die der gewöhnlichen Acrylfaser ganz links.

Die Morphologie verschiedener Fasern unter Rasterelektronenmikroskopie. | Aus der zitierten Literatur

Hygroskopische, wärmeerzeugende Fasern geben Wärme ab, indem sie Feuchtigkeit aufnehmen. Nachdem die Fasern jedoch mit Feuchtigkeit „gesättigt“ sind, verlangsamt sich ihre Wärmefreisetzungsreaktion. Gleichzeitig geben die hygroskopischen Fasern Feuchtigkeit ab und nehmen durch diesen Vorgang wieder Wärme auf. Wenn die Feuchtigkeit nicht rechtzeitig abgeführt werden kann, verursachen die feuchtigkeitsabsorbierenden Fasern beim Träger ein unangenehmes Gefühl.

Um dieses Unbehagen zu lindern, werden in vielen Stoffen feuchtigkeitsabsorbierende und wärmeerzeugende Fasern mit anderen Faserarten gemischt, um ein Gleichgewicht zwischen Feuchtigkeitsaufnahme und Wärmeabgabe sowie Feuchtigkeitsableitung und Trockenheit zu erreichen. Wie Acrylfasern und Polyesterfasern.

Es gibt viele Arten selbstwärmender Unterwäsche | Screenshot von einer E-Commerce-Website

Wie sollen wir uns also angesichts der großen Vielfalt an selbstwärmenden Unterwäscheprodukten entscheiden?

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Selbsterwärmende Kleidung hat "Standards"

Obwohl es in meinem Land derzeit keine verbindlichen Normen für feuchtigkeitsabsorbierende und wärmeerzeugende Unterwäsche gibt, können wir uns zur Bewertung feuchtigkeitsabsorbierender und wärmeerzeugender Unterwäsche auf den Industriestandard FZ/T 73036-2010 „Feuchtigkeitsabsorbierende und wärmeerzeugende Strickunterwäsche“ beziehen. Diese Norm schlägt zwei Indikatoren für die hygroskopische Wärmeerzeugungsleistung vor: Zum einen muss der maximale Temperaturanstiegswert größer oder gleich 4,0 °C sein, zum anderen muss der durchschnittliche Temperaturanstiegswert innerhalb von 30 Minuten größer oder gleich 3,0 °C sein.

Beim Kauf feuchtigkeitsabsorbierender und wärmeerzeugender Unterwäsche sollten Verbraucher auf übertriebene Propaganda der Händler achten und sich für reguläre Vertriebskanäle und vertrauenswürdige Marken entscheiden. Darüber hinaus wird Unterwäsche, die den Standards entspricht, in der Spalte „Umsetzungsstandard“ auf dem Produktetikett deutlich gekennzeichnet. Dies weist darauf hin, dass sie dem Standard FZ/T73036-2010 „Feuchtigkeitsabsorbierende und wärmeerzeugende Strickunterwäsche“ entspricht, der beim Kauf als Referenz verwendet werden kann.

Für Säuglinge und Kleinkinder mit empfindlicher Haut ist das Tragen feuchtigkeitsabsorbierender und wärmeerzeugender Unterwäsche nicht zu empfehlen, da sich feuchtigkeitsabsorbierende und wärmeerzeugende Unterwäsche in einem Zyklus aus Feuchtigkeitsaufnahme-Wärmeerzeugung-Feuchtigkeitsabgabe-Wärmeaufnahme befindet, was bei Säuglingen und Kleinkindern leicht zu Hautbeschwerden führen kann.

Standardanweisungen für bestimmte feuchtigkeitsableitende, wärmeerzeugende Kleidungsstücke. |Aus dem Internet

Darüber hinaus ist auch Kleidung mit elektrischen Heizfasern eine gute Wahl. Im Allgemeinen gibt es Metallfasern, Kohlenstofffasern und Verbundheizfasern. Das Prinzip ähnelt dem einer Heizdecke: Heizfasern werden in den Stoff eingewebt oder zu einer speziellen Heizeinheit verarbeitet und in die Zwischenschicht der Kleidung eingenäht. Durch die kontinuierliche Stromversorgung des Geräts über eine externe Stromquelle kann elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt und auf den menschlichen Körper übertragen werden.

Elektrisch beheizte Kleidung benötigt im Allgemeinen eine externe Stromversorgung. Solange der Strom nicht unterbrochen wird, kann es für eine langfristige Beheizung sorgen. Es eignet sich sehr gut für Personen, die längere Zeit im Freien bei großer Kälte arbeiten. Handelsübliche elektrische Heizkleidung wird im Allgemeinen über eine kleine Powerbank mit niedriger Spannung betrieben, die relativ sicher ist. Verbraucher sollten beim Tragen darauf achten, dass die elektrische Heizfaser nicht geknickt oder geknickt wird, da dies zu lokaler Überhitzung und Verbrennungen führen kann.

Elektrisch beheizte Kleidung kann Sie länger warm halten und eignet sich sehr gut für Menschen, die längere Zeit im Freien bei großer Kälte arbeiten. | Tuchong Creative

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Wie reinigt man selbsterhitzende Kleidung?

Die Leistung der feuchtigkeitsabsorbierenden und wärmeerzeugenden Faser wird durch die tägliche Reinigung nicht beeinträchtigt, sodass sie normal gereinigt werden kann. Da die Stoffe feuchtigkeitsabsorbierender und wärmeerzeugender Unterwäsche jedoch häufig aus einer Mischung verschiedener Fasern bestehen, darunter feuchtigkeitsabsorbierende und wärmeerzeugende Fasern, und bei manchen Stoffen auch spezielle Webtechniken zum Einsatz kommen, wird empfohlen, beim Waschen vorsichtig in warmem Wasser zu waschen, die Verwendung von heißem Wasser und starkes Reiben zu vermeiden und Sonneneinstrahlung zu vermeiden.

Es wird grundsätzlich nicht empfohlen, elektrisch beheizte Kleidung zu waschen, da durch das Waschen die elektrisch beheizten Fasern oder Heizeinheiten beschädigt werden, wodurch die Heizwirkung verringert wird oder ein Sicherheitsrisiko entsteht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass qualifizierte „selbstwärmende“ Unterwäsche zwar nicht wirklich Wärme aus dem Nichts erzeugen kann, Ihnen aber beim Tragen tatsächlich wärmer ist. Sie können beim Kauf entsprechend Ihren Bedürfnissen auswählen und Produkten den Vorzug geben, die den Industriestandards entsprechen.

Autor: Song Lidan, Beratender Ingenieur, Abteilung für Industrieforschung, China Textile Construction Planning Institute

Rezension | Zhang Jie, Chefingenieur, China Textile Construction Planning Institute

Herausgeber | Ding Zong Jiang Fan

Herausgeber | Gao Peiwen

Dieser Artikel wird von der „Science Rumor Refutation Platform“ (ID: Science_Facts) erstellt. Bei Nachdruck bitten wir um Quellenangabe.

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Quellen:

Xiao Xueliang, Chen Tianjiao, Xie Yuntao et al. Entwicklung und Anwendung wärmeerzeugender Bekleidungsstoffe[J]. Zeitschrift für Kleidung, 2021.