ทาสีห้อง

กลุ่มซึ่งรวมถึงนักวิจัยด้านวัสดุศาสตร์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์จาก Drexel และนักวิทยาศาสตร์ด้านการคำนวณจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียเพิ่งค้นพบความสามารถในการแผ่รังสีความร้อนและการทำความเย็นที่เกี่ยวข้องกับ MXene ในบทความเรื่อง "ความเก่งกาจของคุณสมบัติอินฟราเรดของ MXene" ใน Elsevier วัสดุวารสาร วันนี้ . Yury Gogotsi, PhD, Distinguished University และ Bach ศาสตราจารย์ประจำวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ของ Drexel ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยกล่าวว่า "งานวิจัยชิ้นนี้เผยให้เห็นอีกแง่มุมหนึ่งของความอเนกประสงค์ของวัสดุ MXene" "การเคลือบ MXene มีความสามารถพิเศษในการบรรจุหรือปล่อยรังสีอินฟราเรด ในขณะที่ยังคงความบางมาก - บางกว่าเส้นผมมนุษย์ 200-300 เท่า - น้ำหนักเบาและยืดหยุ่น สามารถใช้งานได้ทั้งในการจัดการความร้อนเฉพาะที่และการแผ่รังสีความร้อนและการทำความเย็นขนาดใหญ่ ระบบความร้อนและความเย็นแบบพาสซีฟอินฟราเรดมีข้อได้เปรียบที่สำคัญกว่าระบบแอกทีฟแบบดั้งเดิมที่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในการทำงาน" MXenes เป็นตระกูลของวัสดุนาโนสองมิติที่ค้นพบครั้งแรกโดยนักวิจัยของ Drexel ในปี 2011 เนื่องจากองค์ประกอบและโครงสร้างสองมิติของพวกมัน ได้รับการพิสูจน์อย่างต่อเนื่องว่ามีคุณสมบัติพิเศษในด้านการนำไฟฟ้า การเก็บพลังงานไฟฟ้า การกรองสารประกอบทางเคมี และการปิดกั้น รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและความสามารถอื่นๆ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุได้ผลิตและตรวจสอบ MXenes อย่างกว้างขวางด้วยองค์ประกอบทางเคมีต่างๆ ส่งผลให้มีการค้นพบการใช้งานมากมาย ในรายงานฉบับล่าสุด ทีมงานวัดความสามารถขององค์ประกอบ MXene ที่แตกต่างกัน 10 ชนิดเพื่อช่วยหรือขัดขวางการผ่านของรังสีอินฟราเรด ซึ่งเป็นมาตรการที่เรียกว่า "การแผ่รังสี" ซึ่งสัมพันธ์กับความสามารถในการดักจับหรือกระจายความร้อนโดยรอบ "เรารู้จากการวิจัยก่อนหน้านี้ว่า MXenes มีความสามารถในการสะท้อนหรือดูดซับคลื่นวิทยุและรังสีไมโครเวฟได้มากกว่า ดังนั้นการดูปฏิกิริยาของพวกมันกับรังสีอินฟราเรดซึ่งมีความยาวคลื่นสั้นกว่ามากจึงเป็นขั้นตอนต่อไป" Danzhen Zhang ผู้ร่วมงานกล่าว - นักวิจัยระดับปริญญาเอกในห้องทดลองของ Gogotsi และผู้ร่วมเขียนบทความ "ข้อได้เปรียบของความสามารถในการควบคุมการผ่านของรังสีอินฟราเรดคือเราสามารถใช้รังสีชนิดนี้ในการให้ความร้อนแบบพาสซีฟ ถ้าเราสามารถกักเก็บมันได้ หรือหรือการทำให้เย็นลงแบบพาสซีฟ ถ้าเราสามารถกระจายมันได้ MXenes ที่เราทดสอบแสดงให้เห็นว่า ซึ่งสามารถทำได้ทั้งสองอย่าง ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของธาตุและจำนวนชั้นอะตอม" เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุระบายความร้อนแบบพาสซีฟที่มีอยู่ในตลาดปัจจุบัน ซึ่งช่วยให้รังสีอินฟราเรดความร้อนจากร่างกาย - ความร้อนจากร่างกาย - เล็ดลอดผ่านองค์ประกอบสิ่งทอที่มีน้ำหนักเบาและมีรูพรุนได้ สิ่งทอที่เคลือบด้วย MXene สามารถทำได้ดีกว่า ตามข้อมูลของ Tetiana Hryhorchuk นักวิจัยระดับปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการของ Gogotsi และผู้ร่วมเขียนงานวิจัย เนื่องจากสิ่งทอเคลือบเหล่านี้มีความสามารถเพิ่มเติมในการสะท้อนรังสีอินฟราเรดจากภายนอก เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนจากแสงแดด ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้รัง สี อินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากร่างกายไปยัง ผ่าน. นักวิจัยพบว่าไนโอเบียมคาร์ไบด์ MXenes สามารถกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ไททาเนียมคาร์ไบด์แสดงการป้องกันความร้อนที่ยอดเยี่ยม โดยอุณหภูมิของมันจะเพิ่มขึ้นเพียง 43 องศาเซลเซียสหลังจากได้รับความร้อนเป็นเวลาห้านาทีบนแผ่นให้ความร้อน 110 องศา Gogotsi กล่าวว่า "การแผ่รังสีสูงเช่นในไนโอเบียมคาร์ไบด์ยังเป็นไปได้ในวัสดุไดอิเล็กตริก "อย่างไรก็ตาม MXenes รวมความสามารถนี้เข้ากับการนำไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่า MXenes เหล่านี้ยังสามารถใช้เป็นองค์ประกอบความร้อนไฟฟ้าแบบแอคทีฟด้วยการจ่ายพลังงานจากภายนอก" พบการเคลือบของไททาเนียมคาร์ไบด์ MXene เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับวัสดุจากการแทรกซึมและการปล่อยรังสีอินฟราเรด ในการทดสอบ วัสดุที่เคลือบด้วย MXene แม้จะมีการเคลือบแบบบาง แต่ก็ทำหน้าที่ป้องกันรังสีอินฟราเรดได้ดีกว่าโลหะขัดเงา ซึ่งปัจจุบันเป็นวัสดุเชิงพาณิชย์ที่มีประสิทธิภาพดีที่สุด ซึ่งหมายความว่า MXenes สามารถรวมเข้ากับเสื้อผ้าที่มีน้ำหนักเบาซึ่งช่วยให้ผู้สวมใส่อบอุ่นในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ในการทดสอบ ทีมงานย้อมเสื้อยืดผ้าฝ้ายด้วยสารละลาย MXene ไทเทเนียมคาร์ไบด์ และใช้กล้องความร้อนอินฟราเรดเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิของบุคคลที่สวมใส่ ผลการวิจัยพบว่าเสื้อที่เคลือบด้วย MXene ช่วยให้ผู้สวมใส่เย็นลงประมาณ 10-15 องศาเซลเซียส หรือประมาณอุณหภูมิห้อง มากกว่าคนที่สวมเสื้อทีเชิ้ตทั่วไป ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าเสื้อผ้าที่เคลือบด้วย MXene นั้นมีประสิทธิภาพในการรักษาอุณหภูมิของร่างกาย ในขณะที่ยังให้ประโยชน์จากการเคลือบผ่านกระบวนการจุ่มเคลือบที่สะดวกกว่าที่เสื้อผ้าเก็บความร้อนส่วนใหญ่ต้องการ Lingyi Bi นักวิจัยระดับปริญญาเอกจากห้องปฏิบัติการของ Gogotsi ซึ่งมีความเชี่ยวชาญด้านสิ่งทอกล่าวว่า "เสื้อผ้ากันความร้อนในเชิงพาณิชย์ใช้เส้นใยโพลีเมอร์ที่บางมากซึ่งมีค่าการนำความร้อนต่ำ เช่น ขนแกะ" "พวกเขาให้ความอบอุ่นแก่เราโดยการลดการถ่ายเทความร้อนผ่านเนื้อผ้า เพื่อให้มีประสิทธิภาพ ผ้าจะต้องมีความหนามาก แต่ MXene ช่วยให้เราอบอุ่นโดยการป้องกันความร้อนจากร่างกายเช่นรังสีอินฟราเรด ดังนั้นการเคลือบ MXene ที่บางกว่าผ้าไหมจึงทำได้ ให้ความอบอุ่นอย่างมีประสิทธิภาพซึ่งเป็นหลักการเดียวกับที่ใช้ในผ้าห่มกันความร้อน Mylar ที่นักวิ่งได้รับหลังจากการแข่งขันในสภาพอากาศหนาวเย็น" Gogotsi แนะนำว่าความสามารถในการปิดกั้น IR ยังสามารถนำมาใช้เพื่ออำพรางผู้คนและอุปกรณ์จากอุปกรณ์ตรวจจับความร้อน หรือเพื่อส่งข้อมูลอย่างลับๆ ผ่านรหัสระบุความถี่วิทยุที่มองเห็นได้เฉพาะกับเครื่องอ่านอินฟราเรดเท่านั้น ทีมงานวางแผนที่จะศึกษากลไกที่อยู่ภายใต้บล็อก IR ของ MXene และพฤติกรรมการแผ่รังสีต่อไป รวมถึงทดสอบ MXenes ด้วยองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันเพื่อเพิ่มศักยภาพในการแผ่รังสีความร้อนและวัสดุทำความเย็น