Kurtka narciarska pozbywająca się potu?

Człowiek jest ciepłokrwistym stworzeniem. Jeśli robi się mu za gorąco, może obniżyć temperaturę swojego ciała. Ten wyczyn został osiągnięty przez ewolucyjnie wyrafinowany „system prądu przemiennego” w naszej skórze: gruczoły potowe. Jednak ewolucja jeszcze nie wiedziała nic na temat sportów zimowych, a więc nasz bilans cieplny jest rzucany w wir, jeśli chcemy uchronić się przed mroźnym zimnem podczas jazdy na nartach. Technologia opracowana w Empa w St. Gallen we współpracy z firmą Osmotex z siedzibą w Thalwil i innymi partnerami przemysłowymi ma na celu utrzymanie ciepła i suchości zawodników dzięki „elektrycznym” tekstylom.

Ważnym elementem technologii HYDRO_BOT jest zasada, która umożliwia roślinom np. czerpanie wody z gleby poprzez korzenie: osmozę. Dzięki nowemu rodzajowi odzieży sportowej ta zasada jest jeszcze bardziej przyspieszana przez zastosowanie napięcia około 1,5 wolta. Aby zapewnić, że ciecz jest aktywnie transportowana od wewnątrz na zewnątrz za pomocą elektroosmozy, stosuje się membranę polimerową o grubości zaledwie 20 mikrometrów, która jest pokryta z obu stron metalem szlachetnym za pomocą powłoki plazmowej. Osiąga się to przy użyciu mniej niż 0,2 grama złota na kurtkę narciarską, co ma wpływ na cenę membrany. Jednak złoto okazało się znacznie trwalsze niż elektrody pokryte srebrem.

Kiedy do membrany zostaje przyłożone napięcie elektryczne, jony soli – a wraz z nimi otaczająca je ciecz – migrują przez małe pory w błonie na zewnątrz, skąd są przyciągane elektrycznie. W tym celu membrana jest wyposażona w konwencjonalną baterię, którą można włączyć w zależności od pogody i aktywności ciała. „Nawet bez prądu ciecz przepływa przez membranę, jednak zaraz po przyłożeniu napięcia elektrycznego efekt pompowania znacznie wzrasta” – mówi Dirk Hegemann z laboratorium Advanced Fibers firmy Empa. Membrana może wypompować około 10 litrów cieczy na metr kwadratowy w godzinę za pomocą elektroosmozy.

Jednak w przypadku produktu końcowego membrana elektroosmotyczna zostanie zintegrowana z kurtką narciarską w różnych warstwach funkcjonalnych. „Dzięki naszym nowym modelom fizycznym i numerycznym udało nam się zoptymalizować tekstylną strukturę technologii HYDRO_BOT” – wyjaśnia Simon Annaheim z Laboratorium Biomimetic Membranes and Textiles firmy Empa.

Eksperymenty w komorach klimatycznych w Empa wykazały, że zasada elektroosmozy nie tylko działa w aspektach fizyki, ale także spełnia fizjologiczne wymagania ludzkiego ciała. Tutaj anatomicznie ukształtowany manekin SAM symuluje zachowanie ludzkiego ciała podczas ćwiczeń. SAM porusza się, nagrzewa i wyrzuca dokładnie określone ilości cieczy poprzez 125 malutkich dysz. „SAM i dane, które nam udostępnił, pozwoliły nam obiektywnie przeanalizować komfort noszenia i funkcjonalność odzieży HYDRO_BOT” – mówi Annaheim.