Während einer Hitzewelle Zeit im Freien zu verbringen, kann schweißtreibend, unangenehm und sogar gesundheitsgefährdend sein, doch Wissenschaftler haben eine Innovation entwickelt, von der sie glauben, dass sie Abhilfe schaffen könnte: Kleidung, die den Körper physisch kühlt.
Forscher der University of Massachusetts Amherst haben eine flexible Beschichtung auf Kreidebasis entwickelt, die auf Stoffe aufgetragen werden kann. Bei Tests in sengender Sommerhitze stellten sie fest, dass diese Beschichtung die Temperatur unter der Kleidung im Vergleich zu offener Luft um bis zu 8 Grad Fahrenheit und im Vergleich zu unbehandelten Stoffen um bis zu 15 Grad senkte.
Die Innovation ist Teil einer Reihe von Maßnahmen, die darauf abzielen, Kleidung zu einem Schutzmittel gegen extreme Hitze zu machen, die sich verstärkt, da Menschen weiterhin fossile Brennstoffe verbrennen, die den Planeten erwärmen. Hitze ist die tödlichste Art von Extremwetter und führt zu Hitzeerschöpfung und sogar Sonnenstich, einem potenziell tödlichen Zustand, bei dem der Körper die Fähigkeit verliert, sich selbst zu kühlen.
Die UMass-Forscher erklärten, dass sie eine Möglichkeit entwickeln wollten, Gewebe mithilfe eines umweltfreundlichen Materials zu kühlen. Inspiriert von traditionellen Beschichtungen auf Kalksteinbasis, die zur Kühlung von Häusern in heißen Klimazonen verwendet werden, überzogen sie die Stofffliesen mit Partikeln aus Kalziumkarbonat, dem Hauptbestandteil von Kalkstein und Kreide.
Laut ihrer neuen Studie, die derzeit einem Peer-Review unterzogen wird und diesen Monat bei der American Chemical Society vorgestellt wurde, war die Beschichtung in der Lage, sowohl die Energie der Sonne zurück in die Atmosphäre zu reflektieren als auch die natürliche Körperwärme des Trägers entweichen zu lassen.
„Wir beginnen mit Ihrem Baumwoll-T-Shirt … und tragen diese Beschichtung einfach auf eine oder beide Seiten des Stoffes auf“, sagte Trisha L. Andrew, Chemikerin und Materialwissenschaftlerin an der UMass, gegenüber CNN. „Die Beschichtung ist völlig oberflächlich. Es dringt nicht in Baumwollfasern ein und verändert sie auch nicht“, fügte sie hinzu.
Die Beschichtung lässt sich auf fast jeden handelsüblichen Stoff auftragen und ist auch in der Maschine waschbar, sagen die Wissenschaftler.
„Ohne Energieverbrauch sind wir in der Lage, das Hitzegefühl einer Person zu reduzieren, was eine wertvolle Ressource sein könnte, wenn Menschen in extrem heißen Umgebungen Schwierigkeiten haben, kühl zu bleiben“, sagte Evan Patamia, eine UMass-Doktorandin, die an der Innovation gearbeitet hat eine Aussage.
Kühlgewebe sind keine neue Erfindung, aber frühere Designs beinhalteten oft starre Strukturen, komplexe Herstellungsprozesse und elektrische Komponenten, so eine wissenschaftliche Untersuchung der Kühlgewebeforschung aus dem Jahr 2023, was sie unangenehm zu tragen und teuer machte.
Die UMass-Entwicklung ist Teil einer wachsenden Forschungsgruppe zur Erforschung billigerer, komfortablerer und besser skalierbarer Alternativen, da die Gefahr extremer Hitze auf der ganzen Welt zunimmt.
Laut einer aktuellen Studie verwendeten Wissenschaftler der RMIT University in Melbourne, Australien, winzige Partikel, sogenannte Nanodiamanten, um Baumwollgewebe zu beschichten, was zu einem Temperaturabfall von bis zu 3 Grad Celsius (5,4 Fahrenheit) im Vergleich zu nicht behandeltem Baumwollgewebe führte.
Das scheint vielleicht nicht viel zu sein, aber es macht „einen Unterschied in Bezug auf Komfort und gesundheitliche Auswirkungen über längere Zeiträume und in der Praxis könnte es den Unterschied ausmachen, ob man die Klimaanlage aus- oder einschaltet“, sagte Shadi Houshyar, Projektleiterin Manager und leitender Dozent am RMIT, in einer Erklärung.
Die Studie der RMIT University ergab, dass der Einsatz von Kühlgeweben zu einer Energieeinsparung von 20–30 % führen könnte, da die Klimaanlage, ein stark klimaschädliches Kühlgerät, weniger genutzt wird.
Nanodiamanten mögen teuer erscheinen, aber Forscher sagen, dass sie nicht dasselbe sind wie Diamanten, die in Schmuck verwendet werden. „Sie sind tatsächlich kostengünstig herzustellen“, sagte Houshyar.
Es gebe noch Verbesserungsbedarf, fügte sie hinzu. Sie fanden beispielsweise heraus, dass die Wirksamkeit des Nanodiamant-Gewebes nach mehreren Wäschen nachließ.
Die Nanodiamanten funktionieren ähnlich wie die von UMass verwendeten Kalksteinpartikel, sagte Houshyar gegenüber CNN. Das Prinzip dieser Studien sei dasselbe, erklärte sie, nämlich die Verwendung von Nanopartikeln zur Ableitung von Wärme aus dem Körper.
Houshyar, der sich seit mehr als einem Jahrzehnt mit Schutzkleidung beschäftigt, sagte, der von UMass verwendete Produktionsprozess sei vielversprechend, aber sie müssten herausfinden, wie man ihn skalieren und die Kosten niedrig halten könne.
Kühlstoffe müssen erschwinglich sein, sagte sie. „Wenn ihre Kosten dreimal so hoch sind wie bei normalen Stoffen, wird es nicht für alle ausreichen, sie zu verwenden.“ » Oft sind es die ärmsten Menschen, die am stärksten von extremer Hitze betroffen sind und den geringsten Zugang zu Kühltechnologien haben.
Da immer mehr Produkte auf den Markt kommen, gebe es „in diesem Bereich viele Möglichkeiten, sie weiterzuentwickeln und für jedermann zugänglich zu machen“, fügte Houshyar hinzu.
Andrew von UMass sagte, sein Team sei bisher durch die Größe seiner Laborausrüstung eingeschränkt. Durch ein neues Start-up wollen sie jedoch eine Pilotproduktion starten und Bahnen aus behandeltem Stoff mit einer Breite von 1,5 m und einer Länge von 91 m herstellen.
Die Rohstoffkosten für die Beschichtung seien „niedrig bis überschaubar“, sagte Andrew, räumte jedoch ein, dass der Gesamtpreis aufgrund des Auftragsverfahrens, bei dem die Beschichtung auf den Stoff aufgetragen wird, leicht steigen würde.
Wenn es gelingt, die Produktion erschwinglicher Kühlstoffe auszuweiten, könnten die Vorteile laut einigen Forschern weit über die Kleidung hinausgehen.
Wissenschaftler der University of Chicago hoffen, dass ihr Kühlgewebe aus Materialien wie Silbernanodrähten und Wolle auch zur Kühlung von Gebäuden und Autos eingesetzt werden könnte. Bei Tests unter der heißen Sonne Arizonas stellten sie fest, dass der Stoff 16 Grad Fahrenheit kühler blieb als der handelsübliche Seidenstoff, der oft für Sommerkleidung verwendet wird.
Laut Wissenschaftlern würden durch den breiteren Einsatz von Kühlgeweben die Kosten und die Klimawirkung von Klimaanlagen sinken. „Unsere Zivilisation verbraucht tatsächlich etwa 10 bis 15 Prozent der gesamten Energie, um sich überall wohl zu fühlen“, sagte Po-Chun Hsu, Professor für Molekulartechnik an der University of Chicago und Autor der Studie, in einer Pressemitteilung.
Auch wenn die Bekämpfung extremer Hitze eine schnelle Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe bedeutet, gibt es bereits tödliche Hitzewellen, und einige Wissenschaftler glauben, dass diese kühlenden Stoffe eine nützliche Rolle spielen können, da immer mehr Menschen Hitze ausgesetzt sind, die ihr Körper möglicherweise nur schwer verträgt.
„Persönliche Kühltextilien sind vielversprechend bei der Bekämpfung der hitzebedingten Auswirkungen des Klimawandels“, sagte Xueping Zhang, Professor für persönliches thermisches Feuchtigkeitsmanagement an der Donghua-Universität, China, und einer der Autoren der wissenschaftlichen Studie von 2023 auf kühlenden Textilien.
„Sie können bestimmte Körperregionen mit hoher Präzision lokal kühlen“, fügte sie hinzu und können an verschiedene Umgebungen angepasst werden.
Sie sieht eine große Rolle für kühlende Stoffe – und zwar schon bald. „Dank der Fortschritte bei Materialien und Technologie werden persönliche Kühltextilien in naher Zukunft für den allgemeinen Gebrauch verfügbar sein. »
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