إنتاج ملابس ذكية لتبريد الجسم

ملابس تستخدم الغرافين لتخفيض حرارة جسم مرتديها (جامعة مانشستر)

أنتج فريق بحثي من جامعة مانشستر البريطانية، ملابس ذكية يمكنها تخفيض حرارة جسم مرتديها في المناطق الحارة، وذلك باستخدام مادة الغرافين. والغرافين مادة من الكربون، ثنائية الأبعاد، وهي تشبه «قرص العسل»، وطورها العالمان الروسيان من جامعة مانشستر أندريه غييم، وكونستانتين نوفوسيلوف عام 2004، وحاز كلاهما على جائزة «نوبل» في الفيزياء عام 2010. ودخلت هذه المادة في العديد من التطبيقات مثل إنتاج الشرائح الإلكترونية والاستخدامات الطبية، وتحلية مياه البحر، وتنقية المياه من الملوثات، وأدخلها فريق من جامعة مانشستر مؤخرا في إنتاج الملابس الذكية.
وخلال دراسة نشرت أول من أمس في دورية «نانو ليترز»، قام فريق من العلماء من معهد الغرافين الوطني بجامعة مانشستر بإنشاء ملابس نموذجية عن طريق التحكم الإشعاعي الحراري الديناميكي داخل قطعة من الملابس عن طريق توظيف الخصائص الحرارية الرائعة والمرنة للغرافين.
ووفق تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة مانشستر بالتزامن مع نشر الدراسة، فإن جسم الإنسان يشع الطاقة على شكل موجات كهرومغناطيسية في طيف الأشعة تحت الحمراء (المعروفة باسم إشعاع الجسم الأسود)، وفي المناخ الحار، من المستحسن الاستفادة من المدى الكامل للأشعة تحت الحمراء لخفض درجة حرارة الجسم التي يمكن تحقيقها باستخدام المنسوجات الشفافة للأشعة تحت الحمراء، أما بالنسبة للحالة المعاكسة، فإن الملابس الحاجبة لهذه الأشعة مثالية لتقليل فقدان الطاقة من الجسم، و«بطانيات الطوارئ» التي تستخدم في المستشفيات مثال شائع يستخدم للتعامل مع الحالات الشديدة من تقلبات درجة حرارة الجسم.
وأظهر الفريق البحثي أنه من خلال الانتقال الديناميكي بين هاتين الحالتين المتعاكستين عن طريق الضبط الكهربائي لانبعاث الأشعة تحت الحمراء (القدرة على إشعاع الطاقة) باستخدام طبقات الغرافين المدمجة في المنسوجات، يمكن الحصول على ملابس ذكية مخفضة لدرجة الحرارة.
وكان للمجموعة البحثية صاحبة هذا الابتكار بحث سابق لاستخدام الغرافين لإنشاء تمويه حراري كان قادرًا على خداع كاميرات الأشعة تحت الحمراء، وتم استخدام نتائج البحث السابق في إنتاج منتج تطبيقي يستفيد من خواص الغرافين الحرارية. ويقول الدكتور كوسكون كوكاباس، الذي قاد البحث، إن «القدرة على التحكم في الإشعاع الحراري هي ضرورة أساسية للعديد من التطبيقات مثل إدارة درجة حرارة الجسم في المناخات شديدة الحرارة، والبطانيات الحرارية مثال شائع يستخدم لهذا الغرض».