เสื้อผ้าอัจฉริยะที่สามารถระบายและกักเก็บความร้อนได้โดยอัตโนมัติ

          เสื้อผ้าที่เราสวมใส่ในชีวิตประจำวันปกติจะไม่ได้ถูกออกแบบมาให้สามารถระบายอากาศได้ดีนักเมื่อเราอยู่ในสภาพอากาศที่ร้อนจัด รวมถึงการกักเก็บความร้อนที่ดีเมื่ออยู่ในสภาพอากาศที่เย็นจัด ถ้าเราสวมใส่เสื้อผ้าไม่เหมาะสมกับสภาพอากาศ อาจทำให้เรารู้สึกไม่สะดวกสบาย และอาจเกิดเป็นอันตรายกับร่างกายได้ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ได้มีการออกแบบเสื้อผ้าให้เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะด้าน ดังเช่น เสื้อผ้านักกีฬาที่มีคุณสมบัติใส่สบายและระบายความร้อนได้ดี ยังรวมถึงเสื้อกันหนาวที่เราจะพบว่ามีเนื้อผ้าที่หนานุ่มและมีคุณสมบัติกักเก็บความร้อนได้ดี เป็นต้น ซึ่งอาจไม่ค่อยสะดวกนักเวลานำมาใช้งานจริง เพราะจำเป็นต้องซื้อเสื้อผ้าหลากหลายชุดให้เหมาะสมตามสถานการณ์ ดังนั้น จึงดีไม่น้อยที่มีเสื้อผ้าที่สามารถให้คุณสมบัติทั้งระบายความร้อนและกักเก็บความร้อนได้ดีในเวลาเดียวกัน


          เมื่อต้นปีที่ผ่านมา ทีมนักวิจัยที่เกิดจากความร่วมมือระหว่างประเทศสหรัฐอเมริกาและประเทศจีน ^[2] ได้พัฒนาเส้นใยแบบพิเศษที่สามารถขยายและหดตัวได้ตามย่านรังสีอินฟราเรด (Infrared ray) ซึ่งเมื่อนำเส้นใยไปถักทอเป็นเสื้อผ้าจะทำให้เสื้อผ้าสามารถระบายความร้อนและกักเก็บความร้อนได้โดยอัตโนมัติ ซึ่งเส้นใยนี้เป็นเส้นใยพอลิเมอร์ที่ถูกเคลือบด้วยท่อนาโนคาร์บอน (Carbon nanotube) และมีการปรับสัดส่วนการเจือต่าง ๆ เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางวัสดุที่เหมาะสม โดยปกติแล้วเมื่อร่างกายเรารู้สึกร้อน ร่างกายจะผลิตเหงื่อและแผ่รังสีอินฟราเรดย่านอุณหภูมิสูงออกมา ซึ่งเส้นใยบนเนื้อผ้าจะเกิดการหดตัว เกิดช่องว่างบนเสื้อผ้ามากขึ้น ทำให้ระบายอากาศได้ดี เราจึงรู้สึกสบายตัว เสมือนเราสวมใส่เสื้อผ้ากีฬา ในทำนองกลับกัน ในสภาพอากาศหนาวร่างกายเราจะแผ่รังสีอินฟราเรดที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งทำให้เส้นใยที่ถักทอเกิดการคลายตัว เนื้อผ้าจะมีช่องว่างน้อยลง ทำให้กักเก็บอุณหภูมิได้ดีขึ้น เราจึงรู้สึกอบอุ่นขึ้น  

            นอกจากนั้นทีมนักวิจัยยังได้ทดลองผลของความชื้นต่อคุณสมบัติของเส้นใย โดยการนำเส้นใยที่ถูกทักทอเป็นเนื้อผ้าไปใส่ในกล่องปิดควบคุมความชื้นและฉายแสงอินฟราเรดเข้าไป นักวิจัยพบว่าเมื่อความชื้นบนเส้นใยเพิ่มมากขึ้น (%RH เท่ากับ 5 – 85%) เส้นใยจะหดตัวมากกว่าเดิม ความร้อนจะสามารถไหลผ่านเนื้อผ้าได้ดี ซึ่งหมายความว่าการระบายความร้อนของเนื้อผ้าจะทำได้ดีมากยิ่งขึ้น โดยอาจมากถึง 35% เลยทีเดียว ทำให้เป็นการบ่งชี้ได้ว่าเส้นใยนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับผลของรังสีอินฟราเรดอย่างเดียว ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่น ดังเช่น ความชื้นสัมพัทธ์ของบรรยากาศ เพราะฉะนั้น เส้นใยแบบพิเศษที่ทีมวิจัยได้สร้างขึ้น จึงไม่เพียงแต่ประยุกต์ใช้เป็นสิ่งสวมใส่ แต่อาจสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับการประยุกต์แบบอื่นได้อีกด้วย

            จากงานวิจัยนี้ทำให้เราเห็นแนวคิดของการพัฒนาเนื้อผ้าชนิดใหม่ โดยการสังเคราะห์เส้นใยแบบพิเศษ ที่มีคุณสมบัติทั้งระบายและกักเก็บความร้อนได้ดีทั้งคู่ ซึ่งแนวคิดนี้เมื่อนำมาใช้งานจริง อาจจะพลิกวงการของสิ่งสวมใส่ของเราเลยก็เป็นได้ โดยที่เราไม่จำเป็นจะต้องสิ้นเปลืองหาซื้อเสื้อผ้าเฉพาะตามสถานการณ์ นอกจากนั้นแนวคิดที่ได้เสนอนี้อาจจะสามารถนำไปต่อยอดกับการประยุกต์แบบอื่น ๆ ดังเช่น นำไปสร้างเป็นวัสดุผนังควบคุมอุณหภูมิของอาคารบ้านเรือน หรือนำไปสร้างเป็นห้องควบคุมสภาพแวดล้อมในพื้นที่ปิด เป็นต้น    

 

อ้างอิง

• [1] Example image obtained from https://www.sciencenews.org/article/new-fabric-becomes-more-breathable-you-work-sweat (สืบค้นเมื่อ 20 ตุลาคม พ.ศ. 2562)
• [2] X. A. Zhang et al.,  Dynamic gating of infrared radiation in a textile, Science 363 (2019), 619-623.