Vandretøjsstof har en kølende effekt, der kan gøre dit næste smartwatch mere behageligt

Efterhånden som smartwatches bliver mere kraftfulde, de vil generere mere varme. For at forhindre forbrændinger eller udslæt, hvad hvis et materiale, der rører ved huden, kunne føles køligt som metal, men også være fleksibel nok til at blive båret på håndleddet?

Et hold af Purdue University ingeniører har opdaget, at en type stof, der typisk bruges til vandreudstyr, har bemærkelsesværdige varmeledende egenskaber på niveau med rustfrit stål, potentielt fører til bærbar elektronik, der med succes afkøler både enheden og bærerens hud.

Materialet er lavet af polyethylenfibre med ultrahøj molekylvægt, som sælges kommercielt under varemærket Dyneema. Disse polymerbaserede stoffer markedsføres for deres høje styrke, holdbarhed og slidstyrke, og bruges ofte til at skabe rustning, special sportsudstyr, reb og net.

Purdue varmeoverførselsforskere undersøgte for nylig andre anvendelser af stoffet, nemlig som en kølende grænseflade mellem menneskelig hud og bærbar elektronik (se en video om denne forskning på YouTube). Deres forskning er publiceret i Videnskabelige rapporter .

"Dette stof har stor fleksibilitet og termiske egenskaber. Hvis du syr det anderledes, væv det anderledes eller begynd at blande polymererne med forskellige materialer, du kan skræddersy stoffets egenskaber til forskellige anvendelser, " sagde Justin Weibel, en forskningslektor ved Purdues School of Mechanical Engineering.

Hvis et materiale har en høj varmeledningsevne, det betyder, at varmen lettere spredes gennem materialet. Der er mange varmeafledningsmetoder til stoffer, fra det simple (fugttransporterende); til det indviklede (konventionelle stoffer med varmeledende tråde indvævet); til det meget komplekse (væskekølede beklædningsgenstande båret af astronauter).

"Dit næste smartwatch eller virtual reality-headset kunne være mere kraftfuldt end din nuværende smartphone, så vi er nødt til at lede varmen væk fra de elektroniske komponenter for at holde bæreren komfortabel, " sagde Aaditya Candadai, der for nylig afsluttede sin ph.d. hos Purdue forsker i dette projekt. "Disse polymerstoffer har fantastiske termiske egenskaber, der kan holde disse enheder køligere og undgå hudforbrændinger i lav grad."

Holdet opdagede disse egenskaber ved at benchmarke Dyneema mod konventionelle bomuldsstoffer, samt polyethylenplader i stiv non-woven form. De opnåede flere forskellige kommercielt fremstillede stofprøver og vævede endda deres egne prøver af rå Dyneema-fibre.

Forskerne testede stofprøverne på Birck Nanotechnology Center i Purdues Discovery Park. Prøverne gik ind i et lille vakuumkammer, med en metaltråd lagt hen over overfladen som varmekilde.

Ved hjælp af et infrarødt mikroskop, de kunne generere detaljerede data om, hvor meget varme der blev ført gennem stoffets overflade, og i hvilken retning. De fandt ud af, at Dyneema-stoffet har 20-30 gange højere varmeledningsevne end andre stoffer, sammenlignes med stål.

Holdet testede også stoffets fleksibilitet, hvilket er vigtigt for bærbar elektronik.

"Der er en balance; vi ønsker ikke at lave varmeledende materialer, der er så stive, folk vil ikke være trygge ved at bære dem, "Candadai sagde. "Disse polymerstoffer er i det søde sted med god ledningsevne og god fleksibilitet."

Stoffet har naturligvis disse egenskaber uden yderligere kredsløb eller andet udstyr, men forskerne har også planer om at teste, hvordan vævning i forskellige materialer påvirker stoffet.

"Vi kunne integrere andre typer fibre - kulfibre, metalfibre - for at opnå forskellige kombinationer af egenskaber, " sagde Amy Marconnet, en lektor i maskinteknik.