Mekana robotska odjeća za ekstremne vrućine

Svim radnicima koji su ovih vrućih dana prisiljeni raditi u ekstremno toplim sredinama, dobro bi došla inovacija kineskih znanstvenika na Fakultetu za modu i tekstil Politehničkog sveučilišta u Hong Kongu (PolyU).

Oni su razvili prvu toplinski izoliranu i prozračnu meku robotsku odjeću koja se može automatski prilagoditi promjenjivim temperaturama okoline, čime se pomaže osigurati sigurnost radnika u vrućim okruženjima. Njihovi nalazi istraživanja objavljeni su u međunarodnom interdisciplinarnom časopisu Advanced Science.

Održavanje stalne tjelesne temperature jedan je od najkritičnijih zahtjeva za život i rad. Okolina s visokom temperaturom povećava potrošnju energije, što dovodi do povećanog toplinskog stresa, pogoršavajući tako kronična stanja kao što su kardiovaskularne bolesti, dijabetes, mentalni problemi i astma, dok također povećava rizik od prijenosa zaraznih bolesti. 

Prema podacima Svjetske zdravstvene organizacije, globalno je između 2000. i 2019. godine bilo približno 489.000 smrtnih slučajeva povezanih s vrućinom godišnje, pri čemu se 45% dogodilo u Aziji, a 36% u Europi. 

Termozaštitna odjeća ključna je za zaštitu pojedinaca u okruženjima s ekstremno visokom temperaturom, poput vatrogasaca koji moraju biti prisutni na mjestima požara i građevinskih radnika koji dulje vrijeme rade na otvorenom. 

Međutim, tradicionalna oprema ograničena je statički fiksnim toplinskim otporom, što može dovesti do pregrijavanja i nelagode u umjerenim uvjetima, dok njezina toplinska izolacija možda neće ponuditi dovoljnu zaštitu u ekstremnim požarima i drugim okruženjima s visokim temperaturama.

Kako bi riješili ovaj problem, dr. Dahua SHOU i njegov tim razvili su inteligentnu mekanu robotsku odjeću za automatsku prilagodbu temperature i toplinsku izolaciju u vrućim okruženjima, nudeći vrhunsku osobnu zaštitu i toplinsku udobnost u rasponu temperatura. 

Njihovo istraživanje je inspirirano biomimikom u prirodi, poput adaptivnog mehanizma regulacije topline kod golubova, koji se uglavnom temelji na strukturnim promjenama. Golubovi koriste svoje perje kako bi uhvatili sloj zraka koji okružuje njihovu kožu kako bi smanjili gubitak topline u okoliš. Kad temperatura padne, napuhavaju svoje perje kako bi zarobili značajnu količinu mirnog zraka, čime se povećava toplinski otpor i zadržava toplina. 

Zaštitna odjeća koju je razvio tim koristi mekani robotski tekstil za dinamičko prilagodljivo upravljanje toplinom. Mekani pokretači, dizajnirani poput ljudskog egzoskeleta s mrežnim uzorkom i koji sadrže neotrovnu, nezapaljivu tekućinu niskog vrelišta, bili su strateški ugrađeni u odjeću. Ovaj termostimulirani sustav pretvara tekućinu u plin kada temperatura okoline poraste, uzrokujući širenje mekih pokretača i podebljavanje tekstilne matrice, čime se povećava razmak mirnog zraka i udvostručuje toplinski otpor s 0,23 na 0,48 Km²/W. Zaštitna odjeća također može održavati temperaturu unutarnje površine najmanje 10°C nižom od konvencionalne odjeće otporne na toplinu, čak i kada vanjska površina dosegne 120°C. 

Ovaj jedinstveni mekani robotski tekstil, izrađen od termoplastičnog poliuretana, mekan je, elastičan i izdržljiv. Mekani pokretači nisu pokazali znakove curenja nakon podvrgavanja rigoroznim standardnim testovima pranja. Porozna, razmaknuta pletiva struktura materijala također može značajno smanjiti konvekcijski prijenos topline dok održava visoku prozračnost vlage.

Ne oslanjajući se na termoelektrične čipove ili rashladne sustave cirkulacije tekućine za hlađenje ili provođenje topline, lagana, mekana robotska odjeća može sama učinkovito regulirati temperaturu bez ikakve potrošnje energije.

Dr Shou smatra da inovacija ima širok raspon potencijalnih primjena, od aktivne odjeće, zimskih jakni, zdravstvene odjeće i opreme za van, do održive izolacije na bazi tekstila za građevinarstvo te ujedno donosi uštedu energije. 

Uz potporu Povjerenstva za inovacije i tehnologiju hongkonškog Istraživačkog instituta za tekstil i odjeću, dr. Shou i njegov tim također su proširili termo-adaptivni koncept za razvoj prozračnih jakni i tople odjeće na napuhavanje. Ova mekana robotska odjeća prikladna je za okruženja s niskom temperaturom ili nagle padove temperature kako bi pomogla onima koji su ostali u divljini da održe normalnu tjelesnu temperaturu.

Na kraju krajeva svima bi nam dobro došla odjeća koja bi nas mogla ugodno klimatizirati na ljetnim vrućinama.