Hoewel katoenen kleding zacht en warm is, wordt dit in sportscènes vaak afgeraden. De reden is dat katoenvezels gemakkelijk vocht opnemen en vasthouden. Zodra de kleding nat wordt, versnelt dit de warmteafvoer van het lichaam. Onlangs heeft een onderzoeksteam van de Chinese Academie van Wetenschappen een nieuw aerogelmateriaal van synthetische vezels ontwikkeld, waarvan wordt gezegd dat het net zo pluizig en comfortabel is als katoen, terwijl het ook effectief vocht afstoot en de intelligente aanpassingsfunctie van "warmteopslag-warmteafgifte" bereikt.

Dit onderzoek werd voltooid door een team van Zhang Shihui, Zhang Zhihua, Shi Quan en anderen van de Chinese Academie van Wetenschappen. Ze maakten een lichtgewicht en flexibel materiaal genaamd "phase-change fiber aerogel" (PCFA). Dit materiaal is samengesteld uit hydrofobe (waterafstotende) polymeervezels en tegelijkertijd worden microcapsule-achtige koolwaterstofsubstanties met faseverandering gelijkmatig verdeeld in de vezels. Het kan worden verwerkt tot een donzige vorm die lijkt op wattenbolletjes, of worden verwerkt tot een plat stoffen laken.

In een omgeving met lagere temperaturen brengt de structuur van deze koolwaterstofmoleculen met faseverandering de vezels dichter bij elkaar en combineert ze stevig, waardoor warmte wordt "vastgezet" en een warmteopslageffect wordt bereikt. Wanneer de temperatuur stijgt naar het overgangspunt van ongeveer 26,2 graden Celsius, verandert de structuur van de faseveranderingskoolwaterstof, gaat het vezelskelet open en komt de oorspronkelijk opgeslagen warmte vrij, waardoor een dynamische regeling van de temperatuur van de micro-omgeving rond het menselijk lichaam wordt bereikt.

In het experiment voerden de onderzoekers prestatietests uit met materiaalmonsters van ongeveer 15 cm x 20 cm, waarbij ze werden vergeleken met katoenen stofmonsters van dezelfde grootte. De resultaten laten zien dat in een omgeving met een hoge luchtvochtigheid het nieuwe materiaalmonster nauwelijks waterdamp of waterdruppels absorbeert, terwijl het katoenen stofmonster aanzienlijk vocht absorbeert; onder warme en koude conversieomstandigheden kan het PCFA-materiaal schakelen tussen warmteopslag en warmteafgifte afhankelijk van de omgevingstemperatuur, in overeenstemming met de ontwerpverwachtingen.

Het team voerde ook een thermische isolatietest uit die daadwerkelijk dragen simuleerde, waarbij de ene hand in PCFA-stof en de andere hand in katoenen stof van dezelfde dikte werd gewikkeld, en ter vergelijking in een omgeving met lage temperaturen van min 25 graden Celsius werd geplaatst. Experimentele resultaten tonen aan dat handen gewikkeld in PCFA-materiaal onder zulke extreem koude omstandigheden aanzienlijk warmer zijn dan handen gewikkeld in gewone katoenen stof, wat de uitstekende thermische isolatieprestaties van het nieuwe materiaal aantoont.

Op het gebied van duurzaamheid voerden de onderzoekers meerdere wastesten uit op het materiaal. Na twintig wasbeurten vertoonde het nieuwe materiaal vrijwel geen vezelverlies en behield het nog steeds zijn oorspronkelijke pluizige uiterlijk. Wat nog belangrijker is, is dat de thermische isolatieprestaties slechts in geringe mate zijn verminderd en dat het nog steeds ongeveer 97% van zijn "hittevasthoudende" vermogen behoudt, wat aangeeft dat het materiaal een goede stabiliteit heeft onder dagelijks gebruik en schoonmaakomstandigheden.

Experimenten tonen ook aan dat deze aerogel met faseveranderingsvezels een goede flexibiliteit heeft en de structurele integriteit kan behouden zonder duidelijke barsten of breuken wanneer deze om een ​​voortdurend buigende vinger wordt gewikkeld. Deze eigenschap betekent dat als het in de toekomst wordt gebruikt in draagbare producten zoals kleding of handschoenen, het materiaal zich kan aanpassen aan de frequente bewegingen van het menselijk lichaam zonder gemakkelijk te beschadigen.

Het onderzoeksteam zei dat met verdere optimalisatie en technische ontwikkeling dit nieuwe type donzige synthetische vezelmateriaal naar verwachting zal worden gebruikt in outdoorkleding, handschoenen en andere warme uitrusting in extreem koude omgevingen, waardoor een nieuwe stofkeuze ontstaat die comfort, vochtbestendigheid en warmte combineert voor operaties in koude gebieden en buitensporten. Relevante resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift ACS Energy Letters en de voortgang van het onderzoek is vrijgegeven door de American Chemical Society.