[Перевод] Новый материал смог превратить пот в энергию
Когда пот капает с вашего лица, можно подумать, это всего лишь признак тяжелой работы. Но как только пот испаряется, он отводит тепло, охлаждая вас. Один молодой исследователь хочет расширить возможности пота. Он желает, чтобы пот помог спортивной одежде ещё больше охлаждать тела усердно тренирующихся спортсменов.
Рохит Немани, 17 лет, в течение трех лет занимается бегом по пересечённой местности в команде школы Кокс Милл. Бег жарким летом в Конкорде, Северная Каролина, заставит кого угодно осознать, насколько сильно может потеть человеческое тело. Пот, конечно, охлаждает кожу. Но иногда этого недостаточно. «Каждый год множество спортсменов подвергают себя риску перегрева, обезвоживания и теплового удара из-за тренировок в жарком климате», — говорит Рохит.
Принцип действия новой ткани
Однажды во время бега (конечно), подростку пришла в голову идея использовать пот для энергопитания улучшенной системы охлаждения.
Пот — это не просто вода и запах. В нём также есть соли. Эти соли представляют собой электрически заряженные частицы, которые могут производить энергию при контакте с электродом — устройством, которое проводит электричество. Если бы Рохит смог вплести электроды в ткань футболки, то можно было бы использовать эти соли для выработки электроэнергии.
Затем он применил бы это электричество для питания активно охлаждающей ткани, которую поместил бы в тело толстовки. Когда эта ткань получает немного электроэнергии, она забирает пот с кожи и распространяет его. Это увеличивает поверхность воды, которая испаряется, чтобы сохранять прохладу. Начните потеть, и солёная влага приведёт в действие охлаждающую ткань, говорит Рохит. «Когда она охлаждает вас, вы меньше потеете». Это, в свою очередь, отключает питание ткани. Затем, когда кто-то снова начинает потеть, электричество возвращается, и охлаждающая ткань вновь приступает к работе.
Сделать толстовку лучше
Первым трюком в создании его улучшенной толстовки было выяснить, как вплетать в неё такие материалы, как углерод и цинк. Они передали бы электричество, созданное с помощью пота. Оказывается, это нелегко. Поэтому Рохит отправил письма университетам поблизости в поисках ученого, который позволил бы ему иметь доступ к специальным 3D-принтерам. Наконец он получил ответ от Джесси Джура из Университета в Рэли штата Северная Каролина. Джур дал возможность студенту использовать свое оборудование для печати углеродом и присоединения к его ткани цинковых частиц, что позволило ей проводить электричество.
Теперь у Рохита есть ткань, которая может вырабатывать электричество из пота. Внутренний хлопковый слой впитывает влагу из кожи, что известно как капиллярное действие. Следующий слой — полиэстер. Будучи гидрофобным, он отталкивает воду. Это распространяет пот, позволяя ему вступать в контакт с углеродными и цинковыми электродами. Соли из пота вступают в реакцию с углеродом и цинком, впечатанными в футболку, производя небольшое количество электроэнергии.
Залив искусственный пот (соль и воду) на прототип рукава футболки, Рохит обнаружил, что полмиллилитра пота (одна десятая чайной ложки) может вырабатывать напряжение от 0,6 до 0,7 вольт.
При соединении электродов в этом рукаве с металлической пряжей — нитями, которые могут проводить электричество — эти парциальные вольты складывались. Сейчас Рохит получает около 1,7 вольт с рукава. Этого достаточно для питания активно охлаждающей ткани.
Рохит привез образец своей новой системы толстовки на Международную научно-техническую ярмарку Intel. Этот конкурс был создан Society for Science & the Public в 1950 году и до сих пор проводится этой организацией. (Общество также публикует Новости науки для студентов.) Ярмарка этого года была организована Intel. В ней приняли участие более 1800 студентов из 80 стран, которые поделились своими научными выставочными проектами, отмеченными наградами.
На сегодняшний день Рохит разработал только один рукав. В конце концов он надеется соединить проводящий электричество рукав и ткань с активным охлаждением в полный прототип толстовки. Он уже изменил дизайн ткани, чтобы сделать ее гибкой и эластичной — идеальной для спортивной одежды. Чтобы толстовка была лёгкой, он также хочет уменьшить количество углерода и цинка, которые используются для производства электроэнергии. И не волнуйтесь, толстовку уже можно стирать.
Подросток думает о множестве людей, которые могли бы захотеть такую супер-прохладную толстовку. «Очевидно, это спортсмены, пытающиеся улучшить свои результаты», — отмечает он. Он также указывает на «людей в армии и всех, кто работает на улице во время жары», кто может подвергнуться риску теплового удара. Рохит надеется, что его толстовка поможет им, выжав чуть больше прохлады из каждой капли пота.
