材料科学者および化学エンジニアのアロン・ゴロデツキーが彼の最新の発明への道を設定したビデオでは、タコがホラー映画のジャンプの恐怖のように藻から現れます。 生物はカモフラージュの色から非常に急速に移動し、海水から具体化するようです。 カリフォルニア大学アーバイン校の准教授によると、この「注目に値する」ビデオは、「頭足類に触発された素材の研究を始めたため、私のキャリアの軌跡が大きく変わった」という。最近では、ゴロデツキーはイカ、特にその色-スキンの変更-調節可能な熱量を維持または放出できる新しいマテリアルを作成します。 「Thermocomfort material」と彼のチームがジャーナルNature Communicationsで説明しているように、熱を調節する衣服から屋上用の省エネコーティングまで、さまざまな潜在的な用途があります。
イカには、色素胞と呼ばれる器官があり、これは急速に拡大および収縮し、ピンポイントから色のスポットに1秒未満で14倍の幅で広がります。 それらのスポットの寸法の変化は、イカの筋肉が色素胞を縮小したか拡大したかに応じて、動物の皮膚の特定のポイントから異なる波長の光が反射されることを意味します。 可視光の波を見る代わりに、ゴロデツキーと彼のチームは、私たちが熱と感じる赤外線を反射することに興味がありました。 研究者は、伸縮性のある実質的に無反射のゴム層の上に、赤外線熱を非常に効果的に反射する銅の薄膜で構成される材料を作成しました。 銅層は生え際の割れ目で覆われているため、熱快適性材料を引っ張ると、反射性の銅片が引き離され、熱がそれらの間のポリマー（ゴム）から逃げることができます。
ゴロデツキーは、彼の研究室の発明を説明する便利な例えを持っています。「凍った湖や凍った海があり、流氷で覆われているのを想像してください。これらの氷の塊はすべて互いに隣り合っています。 それは、マテリアルが基本的に非アクティブでストレッチされていない状態のように見えるものです。 熱を銅の「浮き輪」の間にあるポリマーに当てると、反射されるのではなく、材料を透過します。そのソースに戻ります。 銅の層のため、ゴロデツキーの言葉では「非常に軽くて伸縮性のあるゴム」という素材は光沢がありますが、伸びると色が明るくなります。
最も快適な熱快適素材は、宇宙毛布とほぼ同じくらい効果的に熱を閉じ込めます（または身体に反射します）。 。 サーモコンフォート素材で作られたスリーブは、着用者の前腕の温度を摂氏約1度上昇させ、スペースブランケットの加熱力に近くなりました。 しかし、体温調節材料はまた驚くほど多用途です。 ストレッチの程度が異なると、摂氏8.2度（華氏約15度）のスパンで着用者が快適になります。 30％伸びると、Columbia Omni-Heatフリースの断熱機能に似ています。 50％の伸縮率で、素材はウールのように熱を保ちます。 研究者が熱快適素材を元の長さの2倍に伸ばすと、熱が綿のように通過しました。 そして、研究者が材料を1, 000回拡大および収縮させた後でも、繰り返し使用しても材料は磨耗しませんでした。
サーモコンフォート素材は、着用者の肌に触れる内層が銅でテストされているため、体温を保つことで、コンパクトな状態でユーザーを暖かく保ちます。ただし、素材をひっくり返すと、ゴロデツキーは言う車のフロントガラスに置かれた光沢のある日よけのように、熱を避けてください。
Nature Communicationsの論文では、エンジニアはさまざまな用途を想定していますが、その中でも、熱快適素材は、商業用および住宅用のエネルギー消費の3分の1を占める、スペースを温かく保つための専用エネルギー量を削減する役割を果たす可能性があります世界中の建物。 材料の製造は、REIで4ドル未満のスペースブランケットを大量生産するのと同じくらい安価でなければならず、ヒートポンプや空調システムのエネルギーコストと比較して、最小限のエネルギーで済みます。 彼は、屋根や窓を覆う銅材料、または熱流を制御するためにテントや他の屋外機器に重ねられる銅材料を想像します。 彼は、電子機器から熱を放散するのを助けるために使用できると考えています（例えば、ラップトップが不快に暖かくなる速さを考えてください）。 ゴロデツキーは、腐りやすい食品を冷たく保つタッパーウェア風の容器のような、より小さく、日常的な用途にも言及しています。
ゴロデツキーは、彼の研究室は、素材が衣服に与える影響について最も興奮していると言います。 「誰もが着ることのできるジャケットがあり、すべての人がより広い温度範囲で快適に過ごせるように調整できる場合、建物を単一の温度に保つために必要なエネルギーははるかに少なくて済みます」と彼は説明します。
チームは特許を申請しましたが、商業用途を見つける前の次のステップは、熱快適性材料の大量生産方法を見つけることです。 「この特定の[材料科学の革新]を衣服に直接変換するには、かなりのエンジニアリングが必要です」と、ミネソタ大学のウェアラブルテクノロジーラボの共同ディレクターで、研究に関与していなかったルーシーダンは言います。 「私にとって最大の疑問符は、「どのようにストレッチするのですか？」とダンは言います。ダンは、衣類のタイトさを調整するローテクなストラップから、統合するというより未来的なサウンドのアイデアまで、いくつかのオプションを提供しました熱トリガーに基づいて形状をシフトするように訓練された材料を使用します。 別のエンジニアリング上の課題は、消費者の快適性の期待に応えるのに十分な通気性のある熱快適な布を確保することだとダンは言います。
ダンは、この素材が軍用カモフラージュ機器に役立つ可能性があると考えており、兵士を赤外線センサーから隠すのに役立ちます。 温度調節のウェアラブル技術への関心が高まっているようです、と彼女は言います。 現在のアプローチには、セラミックまたは金属プレートに電流を流す「パーソナルサーモスタット」リストバンドとして機能するEmbr Waveなどのデバイス、または着用者の手に熱を分散させる電動の指なしカフに導電性スレッドを組み込む彼女自身の研究が含まれます。 スペースブランケットやコロンビアのオムニヒートなどの赤外線反射素材が存在しますが、ゴロデツキーの熱快適素材に組み込まれた断熱調整機能がそれを際立たせています。
ひんやりして「オフィスセーター」を手にしたときは、考えてみてください。たぶん、いつか銅色のジャケットを着ることになるでしょう。ボタンを押すか、袖を引っ張るだけで快適になります。
