Die Kontrolle der Wärmestrahlung ist in verschiedenen Branchen und Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Insbesondere Infrarot-Emissionen des Körpers sind wichtig, da die Körpertemperatur ohne den Einsatz externer Energiequellen (z. B. Heizung und Klimaanlage) reguliert werden kann.
Frühere Studien haben gezeigt, dass beim Tragen von Materialien, die die Strahlung des Körpers reflektieren, die Körpertemperatur des Trägers ansteigt. Die meisten dieser Materialien sind jedoch Metall mit einer unverwechselbaren Farbe, was es schwierig macht, Textilien in anderen Farben zu verwenden. Außerdem reflektieren sie das meiste Sonnenlicht, was die Absorption von Sonnenlicht für die Außenerwärmung erschwert.
Um diese Probleme anzugehen, haben Professorin Lili Cai von der University of Illinois Urbana-Champaign und ihr Team kürzlich eine sichtbar transparente, infrarotreflektierende Beschichtung entwickelt.
Ihre neue Beschichtung mit Nano-Mesh-Struktur ließ sichtbares Licht – einschließlich Sonnenlicht – ausreichend durch und reflektierte die Wärmestrahlung des Körpers wie herkömmliche Textilien auf Metallbasis. Sie konnten auch verschiedene Textilfarben verwenden, um eine wärmende Wirkung ohne Energieverbrauch zu erzielen.
Darüber hinaus konnten die Forscher durch die Kombination ihrer Nanoporenstruktur mit einem photothermischen Material sowohl Sonnenlicht als auch Wärmeenergie des Körpers im Inneren des Textils einschließen. Selbst bei eisigem Wetter erzielte ihre Beschichtung eine um 15 °C (59 °F) höhere Heizwirkung als handelsübliche Kleidung – was in den Wintermonaten mehr Outdoor-Aktivitäten ermöglichen könnte, ohne dass sperrige Kleidung erforderlich wäre.
Anwendungen für diese Technologie gehen jedoch über das persönliche Wärmemanagement hinaus. Die reflektierenden Eigenschaften der neu entwickelten Beschichtung des Teams können in militärischen Anwendungen zur Abwehr der Überwachung genutzt werden – insbesondere zur Tarnung bei der Untersuchung durch Wärmebildkameras. Ihre Tests des thermischen Tarneffekts bei Temperaturen zwischen 34 ° und 250 ° C (93 ° bis 482 ° F) waren so vielversprechend, dass sie erfolgreich sowohl tagsüber als auch nachts getarnt werden konnten.
Die Forschung ist veröffentlicht in Fortschrittliche Funktionsmaterialien.
Ho Kun Woo et al., Sichtbar transparente und infrarotreflektierende Beschichtungen für persönliches Wärmemanagement und Wärmetarnung, Fortschrittliche Funktionsmaterialien (2022). DOI: 10.1002/adfm.202201432