ابتكارات لتبريد الملابس في مواجهة الحر الشديد - اكتشف كيف يمكن لطلاء مبتكر أن يقلل من درجة الحرارة تحت الملابس بما يصل إلى 8 درجات فهرنهايت في الصيف الحار. قراءة المزيد على خَبَرْيْن.
يمكن أن يكون قضاء الوقت في الخارج أثناء موجة الحر متعرّقاً وغير مريح، بل ومهدداً للصحة، لكن العلماء توصلوا إلى ابتكار يقولون إنه يمكن أن يوفر الراحة: ملابس تعمل على تبريد الجسم جسدياً.
فقد طور باحثون في جامعة ماساتشوستس أمهرست طلاءً مرنًا يعتمد على الطباشير يمكن إضافته إلى الأقمشة. وخلال الاختبارات في حرارة الصيف الحارقة، وجدوا أنها تخفض درجة الحرارة تحت الملابس بما يصل إلى 8 درجات فهرنهايت مقارنة بالهواء، وبما يصل إلى 15 درجة مقارنة بالأقمشة غير المعالجة.
هذا الابتكار هو واحد من بين عدد من الجهود المبذولة لتحويل ملابس الناس إلى أداة ضد الحرارة الشديدة، التي تزداد حدتها مع استمرار البشر في حرق الوقود الأحفوري الذي يرفع حرارة الكوكب. فالحرارة هي أكثر أنواع الطقس القاسي فتكاً، حيث تسبب الإنهاك الحراري وحتى ضربة الشمس، وهو مرض قد يكون مميتاً حيث يفقد الجسم القدرة على تبريد نفسه.
يقول باحثو جامعة ماساتشوستس إنهم أرادوا تطوير طريقة لتبريد النسيج باستخدام مادة غير ضارة بالبيئة. وقد استلهموا الفكرة من اللصقات التقليدية التي تعتمد على الحجر الجيري والمستخدمة لتبريد المنازل في المناخات الحارة، حيث قاموا بتغطية بلاط القماش بجزيئات كربونات الكالسيوم - المكون الرئيسي في الحجر الجيري والطباشير.
كان الطلاء قادرًا على عكس طاقة الشمس إلى الغلاف الجوي، وكذلك السماح لحرارة الجسم الطبيعية لمرتديها بالخروج، وفقًا لدراستهم الجديدة التي تخضع حاليًا لمراجعة الأقران، والتي تم تقديمها إلى الجمعية الكيميائية الأمريكية هذا الشهر.
قالت تريشا ل. أندرو، عالمة الكيمياء والمواد في جامعة ماساتشوستس لشبكة سي إن إن: "نبدأ بقميصك القطني... ونقوم فقط بوضع هذا الطلاء على أحد وجهي القماش أو كليهما". "يكون الطلاء على مستوى السطح بالكامل. فهو لا يتغلغل في ألياف القطن أو يغيرها".
ويقول العلماء إن الطلاء يمكن تطبيقه على أي قماش متاح تجاريًا تقريبًا ويمكن أيضًا وضعه في الغسالة.
وقال إيفان باتاميا، طالب الدراسات العليا في جامعة ماساتشوستس الذي عمل على الابتكار، في بيان: "بدون أي مدخلات للطاقة، يمكننا تقليل الشعور بالحرارة، وهو ما يمكن أن يكون مصدرًا قيّمًا حيث يكافح الناس للبقاء باردين في البيئات شديدة الحرارة".
أقمشة التبريد ليست اختراعًا جديدًا، لكن التصاميم السابقة غالبًا ما كانت تتضمن هياكل صلبة وعمليات تصنيع معقدة ومكونات كهربائية، وفقًا لمراجعة علمية لأبحاث أقمشة التبريد لعام 2023، مما يجعلها غير مريحة للارتداء ومكلفة.
يعد تطوير جامعة ماساتشوستس جزءًا من مجموعة متزايدة من الأبحاث التي تستكشف بدائل أرخص وأكثر راحة وقابلية للتطوير مع تزايد خطر الحرارة الشديدة حول العالم.
وقد استخدم العلماء في جامعة RMIT في ملبورن بأستراليا جزيئات صغيرة تسمى الألماس النانوي لتغليف الأقمشة القطنية، مما أدى إلى انخفاض درجة الحرارة بما يصل إلى 3 درجات مئوية (5.4 فهرنهايت) مقارنة بالقطن غير المعالج، وفقًا لدراسة حديثة.
وقال شادي هوشيار، قائد المشروع وكبير المحاضرين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في ريو دي جانيرو للتكنولوجيا في بيان له: "قد لا يبدو هذا الأمر كبيراً، لكنه يحدث فرقاً في الراحة والتأثيرات الصحية على مدى فترات طويلة، ومن الناحية العملية يمكن أن يكون الفرق بين إبقاء مكيف الهواء مغلقاً أو تشغيله".
وجدت الدراسة التي أجرتها جامعة RMIT أن استخدام أقمشة التبريد يمكن أن يؤدي إلى توفير الطاقة بنسبة 20 إلى 30% بسبب انخفاض استخدام مكيف الهواء، وهو أداة تبريد ملوثة للمناخ بشكل كبير.
قد تبدو ألماس النانو باهظة الثمن، لكن الباحثين يقولون إنها ليست مثل الألماس المستخدم في المجوهرات. وقال هوشيار: "إنها في الواقع رخيصة الثمن".
وأضافت أنه لا يزال هناك تحسينات يجب إدخالها. على سبيل المثال، وجدوا أن كفاءة نسيج الألماس النانوي انخفضت بعد غسل النسيج عدة مرات.
وقالت هوشيار لشبكة CNN إن الماس النانوي يعمل بطريقة مشابهة لجزيئات الحجر الجيري التي تستخدمها جامعة ماساتشوستس. وقالت إن مبدأ هذه الدراسات هو نفسه، حيث تستخدم الجسيمات النانوية لنقل الحرارة بعيداً عن الجسم.
وقالت هوشيار - التي أجرت أبحاثًا على الملابس الواقية لأكثر من عقد من الزمان - إن عملية الإنتاج التي تستخدمها جامعة ماساتشوستس واعدة، لكنهم سيحتاجون إلى العمل على كيفية توسيع نطاقها والحفاظ على انخفاض التكاليف.
وقالت إن أقمشة التبريد يجب أن تكون بأسعار معقولة. "إذا كانت التكلفة ثلاثة أضعاف تكلفة النسيج العادي، فلن يكون ذلك كافياً للجميع لاستخدامه". وغالباً ما يكون أفقر الناس هم الأكثر عرضة للحرارة الشديدة والأقل قدرة على الوصول إلى تقنيات التبريد.
وأضاف هوشيار أنه مع دخول المزيد من المنتجات إلى السوق، هناك "الكثير من الفرص في هذا المجال لتوسيع نطاقها لجعلها متاحة للجميع".
وقالت آندرو من جامعة ماساتشوستس إن فريقها كان محدوداً حتى الآن بسبب حجم معدات المختبر. ومع ذلك، فإنهم يهدفون من خلال شركة ناشئة جديدة إلى بدء إنتاج تجريبي لصنع صفائح قماشية معالجة بعرض 5 أقدام وطول 300 قدم.
وقالت أندرو إن تكاليف المواد الخام للطلاء "منخفضة إلى يمكن التحكم فيها"، لكنها قبلت أن السعر الإجمالي سيرتفع قليلاً بسبب عملية التطبيق، حيث يتم خلالها وضع الطلاء على القماش.
إذا ثبت أنه من الممكن توسيع نطاق إنتاج أقمشة التبريد بأسعار معقولة، يقول بعض الباحثين إن الفوائد قد تمتد إلى ما هو أبعد من الملابس.
ويأمل العلماء في جامعة شيكاغو أن يتم استخدام نسيج التبريد الذي ابتكروه والمصنوع من مواد تشمل أسلاك الفضة النانوية والصوف لتبريد المباني والسيارات. وفي الاختبارات التي أجريت تحت شمس أريزونا الحارقة، وجدوا أن النسيج يبقى أبرد ب 16 درجة فهرنهايت من النسيج الحريري التجاري الذي يستخدم عادة في الملابس الصيفية.
وقال العلماء إن استخدام قماش التبريد على نطاق أوسع من شأنه أن يقلل من التكاليف والتأثير المناخي لتكييف الهواء. وقال بو-تشون هسو، أستاذ الهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو ومؤلف الدراسة، في بيان: "تستهلك حضارتنا في الواقع حوالي 10 إلى 15% من الطاقة إجمالاً فقط لنشعر بالراحة أينما ذهبنا".
وفي حين أن معالجة الحرارة الشديدة تعني الحد من حرق الوقود الأحفوري بسرعة، فإن موجات الحر القاتلة موجودة بالفعل، ويعتقد بعض العلماء أن أقمشة التبريد هذه يمكن أن تلعب دورًا مفيدًا مع تعرض المزيد من الناس لحرارة لا تستطيع أجسامهم تحملها.
وقال شويبينغ تشانغ، الأستاذ المتخصص في إدارة الرطوبة الحرارية الشخصية في جامعة دونغهوا بالصين لشبكة CNN، والذي كان أحد مؤلفي المراجعة العلمية لعام 2023 لأقمشة التبريد: "تُظهر منسوجات التبريد الشخصية نتائج واعدة للغاية في معالجة الآثار المرتبطة بالحرارة الناتجة عن تغير المناخ".
وأضافت أنها "يمكن أن توفر تبريدًا موضعيًا لمناطق محددة من الجسم بدقة عالية"، ويمكن تصميمها لتناسب بيئات مختلفة.
وهي ترى دورًا واسع النطاق لأقمشة التبريد - وقريبًا. "مع تقدم المواد والتكنولوجيا، (ستكون) منسوجات التبريد الشخصية متاحة للاستخدام العام في المستقبل القريب."
