Embora as roupas de algodão sejam macias e quentes, muitas vezes são desencorajadas em cenários esportivos. A razão é que a fibra de algodão absorve e retém facilmente a umidade. Assim que a roupa ficar molhada, isso acelerará a dissipação de calor do corpo. Recentemente, uma equipe de pesquisa da Academia Chinesa de Ciências desenvolveu um novo material de aerogel de fibra sintética, que é considerado tão fofo e confortável quanto o algodão, ao mesmo tempo que repele efetivamente a umidade e alcança a função de ajuste inteligente de "armazenamento de calor-liberação de calor".
Esta pesquisa foi concluída por uma equipe de Zhang Shihui, Zhang Zhihua, Shi Quan e outros da Academia Chinesa de Ciências. Eles prepararam um material leve e flexível chamado “aerogel de fibra de mudança de fase” (PCFA). Este material é composto por fibras poliméricas hidrofóbicas (repelentes à água) e, ao mesmo tempo, substâncias de hidrocarbonetos de mudança de fase semelhantes a microcápsulas são distribuídas uniformemente dentro das fibras. Pode ser processado em uma forma fofa semelhante a bolas de algodão ou preparado em uma folha de tecido plana.
Num ambiente de temperatura mais baixa, a estrutura destas moléculas de hidrocarbonetos de mudança de fase aproxima as fibras umas das outras e combina-se firmemente, "bloqueando" assim o calor e conseguindo um efeito de armazenamento de calor. Quando a temperatura sobe para o ponto de transição de cerca de 26,2 graus Celsius, a estrutura do hidrocarboneto de mudança de fase muda, o esqueleto da fibra se abre e o calor originalmente armazenado é liberado, alcançando a regulação dinâmica da temperatura do microambiente ao redor do corpo humano.
No experimento, os pesquisadores realizaram testes de desempenho utilizando amostras de materiais medindo aproximadamente 15 cm x 20 cm, comparando-as com amostras de tecido de algodão do mesmo tamanho. Os resultados mostram que em um ambiente de alta umidade, a nova amostra de material mal absorve vapor ou gotículas de água, enquanto a amostra de tecido de algodão absorve significativamente a umidade; sob condições de conversão quente e fria, o material PCFA pode alternar entre os estados de armazenamento e liberação de calor com a temperatura ambiente, de acordo com as expectativas do projeto.
A equipe também realizou um teste de isolamento térmico que simulou o uso real, envolvendo uma mão em tecido PCFA e a outra em tecido de algodão da mesma espessura, e as colocou em um ambiente de baixa temperatura de 25 graus Celsius negativos para comparação. Os resultados experimentais mostram que sob tais condições extremamente frias, as mãos envoltas em material PCFA são significativamente mais quentes do que as mãos envoltas em tecido de algodão comum, demonstrando o excelente desempenho de isolamento térmico do novo material.
Em termos de durabilidade, os pesquisadores realizaram diversos testes de lavagem do material. Após 20 ciclos de lavagem, o novo material quase não apresentou queda de fibra e ainda manteve sua aparência fofa original. Mais importante ainda, o seu desempenho de isolamento térmico é apenas ligeiramente atenuado e ainda mantém cerca de 97% da sua capacidade de "travamento térmico", indicando que o material tem boa estabilidade sob condições de uso e limpeza diárias.
Experimentos também mostram que este aerogel de fibra de mudança de fase tem boa flexibilidade e pode manter a integridade estrutural sem rachaduras ou quebras óbvias quando enrolado em um dedo constantemente dobrado. Essa característica significa que se futuramente for utilizado em produtos vestíveis, como roupas ou luvas, o material poderá se adaptar aos movimentos frequentes do corpo humano sem ser facilmente danificado.
A equipe de pesquisa disse que, com maior otimização e desenvolvimento de engenharia, espera-se que este novo tipo de material de fibra sintética fofa seja usado em roupas para atividades ao ar livre, luvas e outros equipamentos quentes em ambientes extremamente frios, proporcionando uma nova opção de tecido que combina conforto, resistência à umidade e calor para operações em áreas frias e esportes ao ar livre. Resultados relevantes foram publicados na revista ACS Energy Letters, e o progresso da pesquisa foi divulgado pela American Chemical Society.