จีนสร้าง “ผ้า” ชนิดใหม่ ดีกว่าผ้าฝ้าย ทนหนาวดีกว่า ซักได้หลายรอบไม่หลุดพัง

ทีมนักวิจัยจากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน (Chinese Academy of Sciences) พัฒนาวัสดุชนิดใหม่ Phase-Change Fiber Aerogel หรือ PCFA ที่มีลักษณะนุ่มฟูคล้ายสำลี แต่มีคุณสมบัติในการป้องกันความชื้นและสามารถจัดการความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เทคโนโลยีเปลี่ยนสถานะช่วยกักเก็บและปลดปล่อยความร้อนโดยอัตโนมัติ

วัสดุ PCFA เป็นแอโรเจลเส้นใยน้ำหนักเบาและยืดหยุ่น สามารถขึ้นรูปได้ทั้งแบบก้อนฟูนุ่มคล้ายสำลีและแบบแผ่นผ้า ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอและเครื่องแต่งกายในอนาคต

หัวใจสำคัญของวัสดุ PCFA คือ โครงข่ายเส้นใยโพลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำหรือ Hydrophobic ภายในฝังแคปซูลขนาดจิ๋วที่บรรจุสารไฮโดรคาร์บอนชนิดเปลี่ยนสถานะ หรือ Phase-Change Material ที่สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้

เมื่ออากาศมีอุณหภูมิต่ำ โครงสร้างระดับโมเลกุลของสารดังกล่าวจะทำให้เส้นใยจับตัวกันเพื่อกักเก็บพลังงานความร้อนไว้ แต่เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึงประมาณ 26.2 องศาเซลเซียส โครงสร้างของสารจะเปลี่ยนแปลง และส่งผลให้เส้นใยคลายตัวและค่อย ๆ ปลดปล่อยความร้อนที่สะสมเอาไว้ ช่วยรักษาสมดุลอุณหภูมิของผู้สวมใส่โดยไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานจากภายนอก

ผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการกับตัวอย่างวัสดุขนาดประมาณ 15 x 20 เซนติเมตร พบว่า PCFA สามารถต้านทานการดูดซับไอน้ำและหยดน้ำได้ แม้จะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง แตกต่างจากผ้าฝ้ายทั่วไปที่สามารถอุ้มน้ำได้ง่าย

ความสามารถดังกล่าวช่วยลดปัญหาของการสะสมความชื้นภายในเสื้อผ้า ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้ร่างกายสูญเสียความร้อนระหว่างการเล่นกีฬา การเดินป่า หรือการทำกิจกรรมกลางแจ้งในสภาพอากาศหนาวเย็น

ประสิทธิภาพเหนือกว่าผ้าฝ้ายในสภาพอากาศหนาวจัด

นักวิจัยได้ทดลองนำวัสดุ PCFA ไปพันรอบมือและเปรียบเทียบกับผ้าฝ้ายที่มีความหนาเท่ากันภายใต้อุณหภูมิ -25 องศาเซลเซียส ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ามือที่ถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุชนิดใหม่นี้มีอุณหภูมิสูงกว่ามือที่ใช้ผ้าฝ้ายอย่างชัดเจน สะท้อนให้เห็นถึงความสามารถในการรักษาความอบอุ่นที่เหนือกว่า

นอกจากนี้ วัสดุยังมีความทนทานสูง หลังผ่านการซักถึง 20 รอบ ยังไม่พบการหลุดร่วงของเส้นใย อีกทั้งยังคงรักษาความฟูนุ่มและประสิทธิภาพในการกักเก็บความร้อนได้ถึงประมาณ 97% ของสภาพเดิม

งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ ACS Energy Letters และทำให้เห็นถึงแนวโน้มการพัฒนาสิ่งทออัจฉริยะที่สามารถตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมได้ด้วยตัวเอง

ในอนาคต เทคโนโลยี PCFA อาจถูกนำไปใช้กับเสื้อผ้าสำหรับกิจกรรมกลางแจ้ง อุปกรณ์กันหนาว เครื่องแต่งกายสำหรับพื้นที่อากาศหนาวจัด รวมถึงผลิตภัณฑ์สิ่งทอรุ่นใหม่ที่สามารถควบคุมอุณหภูมิได้โดยอัตโนมัติ ช่วยเพิ่มความสบายในการสวมใส่และลดการสูญเสียพลังงานจากระบบทำความร้อนแบบดั้งเดิม