Đã có nhiều loại vải sử dụng công nghệ cao giúp làm mát cho người chạy marathon hay giữ ấm cho người leo núi. Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có loại vải nào có thể thay đổi tính chất của nó để đáp ứng với sự thay đổi của môi trường.
Các nhà nghiên cứu của Đại học Maryland đã tạo ra một loại vải có thể tự động điều chỉnh nhiệt truyền qua nó: trong điều kiện ấm và ẩm, ví dụ như những nơi cơ thể đổ mồ hôi, vải cho phép bức xạ hồng ngoại (nhiệt) đi qua. Khi điều kiện trở nên mát và khô hơn, vải sẽ giảm lượng nhiệt thoát ra ngoài. Nghiên cứu này vừa được giới thiệu trong tạp chí Science.
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra loại vải từ sợi đặc biệt, có phủ kim loại dẫn điện. Trong điều kiện nóng ẩm, lớp phủ trên các sợi được kích hoạt, làm thay đổi tương tác của vải với bức xạ hồng ngoại. Các nhà nghiên cứu gọi cơ chế này là "cơ chế cổng" (gating) của bức xạ hồng ngoại, hoạt động như một tấm rèm để điều chỉnhtruyền hoặc chặn nhiệt.
"Đây là công nghệ đầu tiên cho phép chúng tôi điều khiển bức xạ hồng ngoại một cách tự động", YuHuang Wang, giáo sư hóa học và hóa sinh tại UMD, một trong những tác giả bài báo,và là người chỉ đạo các nghiên cứu, cho biết.
Sợi dùng cho loại vải mới này được tạo ra từ các loại sợi làm từ hai vật liệu tổng hợp khác nhau - một loại hấp thụ nước và loại còn lại ngăn chặn nó. Sợi được tạo lớp phủ ống nano carbon. Do các vật liệu trong sợi vừa ngăn và vừa hút nước, nên sợi sẽ bị cong khi tiếp xúc với độ ẩm trong môi trường xung quanh (ví dụ như cơ thể đổ mồ hôi). Sự biến dạng này làm cho các sợi sát lại gần nhau, xuất hiện 2 cơ chế. Đầu tiên, nó tạo ra các lỗ trên tấm vải làm cho nhiệt thoát ra, có tác dụng làm mát. Thứ hai, và quan trọng nhất, nó thay đổi liên kết điện từ giữa các ống nano carbon trong lớp phủ.
"Có thể tưởng tượng hiệu ứng này giống như việc uốn cong ăng-ten radio để thay đổi bước sóng hoặc tần số mà nó cộng hưởng rồi mang hai ăng-ten lại gần nhau để điều chỉnh sóng điện từ mà chúng thu được", Wang nói. "Khi sợi được đưa lại gần nhau hơn, tương tác với bức xạ của chúng thay đổi. Khi sử dụng làm quần áo, vải sẽ tương tác với hơi nóng tỏa ra từ cơ thể con người."
Tùy theo kiểu điều chỉnh mà vải sẽ (gần như ngay lập tức) chặn bức xạ hồng ngoại, hoặc cho phép nó đi qua. Vì vậy, trước khi người ta nhận ra đang bị nóng lên, có thể quần áo đã làm mát cho họ. Cơ chế ngược lại sẽ vận hành để giữ nhiệt, khi cơ thể giảm nhiệt.
"Cơ thể con người là một bộ tản nhiệt hoàn hảo và tỏa nhiệt nhanh chóng", Min Ouyang, giáo sư vật lý tại UMD và cũng tác giả nghiên cứu nói. "Trước đây, cách duy nhất để điều chỉnh thân nhiệt bên ngoài là mặc hay cởi bỏ quần áo. Hiện nay, loại vải này cho phép điều chỉnh thân nhiệt theo cả hai hướng"
Theo ý kiến của Theo Ray Baughman, giáo sư hóa học tại Đại học Texas, người không tham gia vào nghiên cứu: "Công trình tiên phong này rất thú vị. Vải dệt có độ xốp để thấm mồ hôi hoặc giữ nhiệt cùng cơ chế dẫn truyền bức xạ hồng ngoại. Tuy nhiên, trước đây vẫn chưa có ai tìm được cách thay đổi độ xốp và khả năng truyền bức xạ của vải dệt để gia tăng sự thoải mái cho người dùng, đáp ứng với sự thay đổi điều kiện môi trường".
Vẫn còn nhiều việc cần phải làm trước khi có thể thương mại hóa loại vải này. Nhưng các nhà nghiên cứu cho biết, vật liệu cần cho lớp sợi cơ sở đã có sẵn, lớp phủ carbon có thể dễ dàng thêm vào trong quá trình nhuộm tiêu chuẩn.