فیلم کامپوزیت جدید شاخص گرما یا “دمای هوای احساس شده” را تا حدود 40٪ کاهش می دهد –

فیلم خشک کن جدید، که زیست سازگار و غیر سمی است، دارای سرعت جذب سریع، ظرفیت جذب بالا و خواص مکانیکی عالی است. این بدان معناست که این ماده برای کاربردهای عملی مانند لباس‌های محافظی که کارکنان مراقبت‌های بهداشتی می‌پوشند، بسیار مقاوم و بادوام است. همچنین مقرون به صرفه، سبک وزن، ساخت آسان و قابل استفاده مجدد است.

“در دمای اتاق حدود 35 درجه سانتیگراد، یک کارمند مراقبت های بهداشتی که یک لباس محافظ به مدت یک ساعت می پوشد، معمولاً شاخص حرارتی حدود 64 درجه سانتیگراد را تجربه می کند. این باعث ناراحتی و فشار حرارتی طولانی مدت می شود که می تواند منجر به گرمازدگی و حتی مرگ شود. کامپوزیت جدید ما پروفسور Tan Swee Ching، سرپرست تیم تحقیقاتی، استادیار تان سوی چینگ، که از دپارتمان علوم و مهندسی مواد تحت کالج NUS است، توضیح داد: فیلم جذب کننده رطوبت از طریق خنک کننده تبخیری به یک اثر خنک کننده در لباس محافظ دست می یابد – با افزایش تبخیر عرق از پوست. طراحی و مهندسی

چسباندن یک قطعه فیلم کامپوزیت جدید در یک لباس محافظ – به عنوان مثال در پشت لباس – می تواند شاخص گرما را تا حدود 40٪ کاهش دهد، به طور قابل توجهی احتمال گرمازدگی را کاهش می دهد.

این اختراع در مجله علمی منتشر شد کم اهمیت در 20 فوریه 2022.

این پیشرفت تحقیقاتی نتیجه مثبت استفاده از نقاط قوت مکمل NUS و HTX را برای ایجاد مزایای ملموس برای تیم خانگی و جامعه گسترده‌تر نشان می‌دهد. با ترکیب دانش علمی تیم NUS از مواد پیشرفته هیدروژل و درک عمیق HTX از نیازها و قابلیت های مهندسی تیم خانگی، تیم تحقیقاتی مشترک توانستند مواد جدید به دام انداختن رطوبت را برای کاربردهای عملی سفارشی و بهینه سازی کنند تا عملکرد و بهره وری را افزایش دهند. افسران خط مقدم

خنک شدن با افزایش تبخیر عرق

لباس های محافظ پزشکی دارای خواص ضد باکتریایی و ضد آب عالی هستند. با این حال، این سطح بالای محافظت، خروج بخار آب تولید شده توسط عرق تبخیر شده را متوقف می کند و مانع از دست دادن گرما از بدن می شود. به همین دلیل است که کاربرانی مانند کارکنان مراقبت های بهداشتی که نیاز به پوشیدن لباس های محافظ برای ساعات طولانی دارند، به ویژه در محیط های گرمسیری، اغلب از فشار گرمایی شغلی گزارش می دهند.

راه‌حل‌های مدیریت حرارتی مانند لباس‌های خنک‌کننده هوا با فن‌های الکتریکی یا بلعیدن دوغاب یخ به دلیل محدودیت‌هایی مانند حجیم بودن، وزن زیاد و کارایی محدود غیرعملی هستند. در حالی که منسوجات و پوشش های پیشرفته راه حل های امیدوارکننده ای هستند، ساخت آنها دشوار است و هزینه های تولید بالاست.

تیم NUS یک استراتژی عملی برای غلبه بر چالش های فعلی با استفاده از اصل خنک کننده تبخیری ارائه کرد. راه حل آنها شامل استفاده از یک فیلم کامپوزیت فوق رطوبت سنجی برای کنترل سطح رطوبت در محیط میکرو در لباس محافظ است. هنگامی که فیلم کامپوزیتی جذب کننده رطوبت بخار آب را در لباس محافظ جذب می کند، سطح رطوبت کاهش می یابد. این به نوبه خود باعث افزایش سرعت تبخیر عرق از پوست می شود. در نتیجه، گرمای بیشتری از طریق تعریق از بدن انسان دفع می شود و راحتی حرارتی را برای کاربرانی مانند کارکنان مراقبت های بهداشتی فراهم می کند.

برای بررسی اثربخشی راه حل خود، تیم NUS با همکاری محققان HTX با استفاده از یک آدمک 20 منطقه ای “نیوتن” در یک اتاقک آب و هوایی، آزمایش هایی را انجام داد. این یک نقطه عطف تجربی مهم در ارزیابی امکان سنجی استفاده از فیلم کامپوزیت در مقیاس لباس کامل بدن است.

با فیلم کامپوزیت، رطوبت نسبی (RH) در شرایط تعریق متوسط ​​حدود 40٪ کاهش یافت – از 91٪ به 48.2٪ پس از یک ساعت تعریق و به 53.2٪ پس از دو ساعت تعریق. این تیم همچنین دریافت که در یک ساعت اول پس از تعریق، شاخص گرما یا «دمای هوای احساس شده» به طور قابل توجهی از 64.6 درجه سانتیگراد به 40 درجه سانتیگراد در دمای هوای 35 درجه سانتیگراد کاهش یافته است. در این سطح، در حالی که کاربران هنوز احساس گرما می کنند، احتمال گرمازدگی، گرمازدگی و گرمازدگی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

استادیار پروفسور تان توضیح داد: «این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که فیلم جذب‌کننده رطوبت ما به‌طور مؤثر RH داخل لباس محافظ را کاهش می‌دهد، بنابراین شاخص گرما را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد و راحتی حرارتی را برای کاربران بهبود می‌بخشد».

در آزمایش آزمایشگاهی دیگری، تیم تحقیقاتی همچنین نشان داد که دمای بدن (یا دمای پوست) را می توان به میزان قابل توجهی 1.5 درجه سانتیگراد از طریق خنک سازی تبخیری کاهش داد. این بیشتر ثابت می‌کند که فیلم کامپوزیت به طور بالقوه می‌تواند به کاربران – مانند کارکنان مراقبت‌های بهداشتی، سربازان یا آتش‌نشانان – در کاهش استرس حرارتی، به‌ویژه در طول فعالیت‌های شدید کمک کند.

بازسازی فیلم کامپوزیت تیم NUS نیز از نظر انرژی کارآمدتر است، زیرا برای رهاسازی رطوبت به دام افتاده نیاز به دمای کمتری دارد. در دمای 50 درجه سانتیگراد، فیلم کامپوزیت پس از 10 دقیقه 80 درصد از محتوای آب خود را آزاد می کند و این میزان پس از 40 دقیقه به 95 درصد می رسد. بیشتر مواد رطوبت سنجی در دمای بیش از 100 درجه سانتیگراد، در مدت بیش از یک ساعت بازسازی می شوند.

از یافته‌های مطالعات مختلف در این پروژه، ما امیدواریم که فیلم به دام انداختن رطوبت را بتوان در تجهیزات حفاظت فردی (PPE) و/یا لباس‌های محافظ شخصی (PPC) افسران تیم خانگی تعبیه کرد تا آسایش حرارتی و حرارتی را افزایش دهد. بهبود عملکرد افسران خط مقدم.”

اصلاحات و تجاری سازی

تیم NUS که از نتایج جدیدترین مطالعه خود دلگرم شده است، اکنون در حال کار بر روی بهبود مواد هیگروسکوپیک خود است تا بتواند بیشتر و سریعتر جذب شود. این تیم همچنین در حال برنامه ریزی برای اعمال استراتژی خنک کننده خود در سایر انواع لباس های محافظ مانند لباس های آتش نشانان است.

علاوه بر این، استاد تان و تیمش به دنبال فرصت هایی برای تجاری سازی این فناوری هستند.