ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก

เสื้อสะท้อนแดด! ผ้าพิมพ์ 3 มิติ ลดอุณหภูมิ 3-6°C พร้อมสร้างไฟฟ้าจากการเคลื่อนไหว

07 ต.ค. 695 นาที2 ชั่วโมงที่แล้ว

นักวิจัยพัฒนาสิ่งทอพิมพ์ 3 มิติ สะท้อนแสงอาทิตย์ได้ 96% ช่วยรักษาอุณหภูมิให้ต่ำกว่าอากาศโดยรอบ 3-6 องศาเซลเซียส พร้อมเปลี่ยนการเคลื่อนไหวของผู้สวมใส่เป็นสัญญาณไฟฟ้าสำหรับตรวจจับและควบคุมอุณหภูมิ

ขนาดตัวอักษร

นักวิจัยพัฒนาสิ่งทอพิมพ์ 3 มิติ สะท้อนแสงอาทิตย์ได้ 96% ช่วยรักษาอุณหภูมิให้ต่ำกว่าอากาศโดยรอบ 3-6 องศาเซลเซียส พร้อมเปลี่ยนการเคลื่อนไหวของผู้สวมใส่เป็นสัญญาณไฟฟ้าสำหรับตรวจจับและควบคุมอุณหภูมิ

เสื้อผ้าในอนาคตอาจไม่ได้ทำหน้าที่เพียงปกป้องร่างกายจากสภาพอากาศ แต่สามารถช่วยจัดการความร้อนและรับรู้การเคลื่อนไหวของผู้สวมใส่ได้ในเวลาเดียวกัน นักวิจัยพัฒนาวัสดุสิ่งทอที่สามารถพิมพ์ขึ้นรูปเป็นโครงสร้างคล้ายผ้า โดยผสานคุณสมบัติระบายความร้อนและเก็บพลังงานจากการเคลื่อนไหวไว้ในวัสดุเดียว

“คลายร้อน-ตรวจจับ-สร้างพลังงาน” ในที่เดียว

งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์บานา-แชมเปญจน์ (University of Illinois Urbana-Champaign) ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Science ทีมวิจัยนำโดย Lili Cai ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและวิทยาศาสตร์เครื่องกล งานวิจัยมุ่งพัฒนาสิ่งทอที่สามารถทำงานหลายอย่างได้โดยไม่จำเป็นต้องประกอบวัสดุหลายชั้นเข้าด้วยกัน

หัวใจสำคัญคือวัสดุนาโนคอมโพสิตที่มีเซอร์โคเนียมออกไซด์ หรือ ZrO₂ ซึ่งมีคุณสมบัติทางแสงและไฟฟ้าที่เหมาะกับการทำงานสองรูปแบบ เมื่อทำเป็นโครงสร้างสิ่งทอ วัสดุสามารถช่วยสะท้อนพลังงานจากแสงอาทิตย์ ขณะเดียวกันยังสามารถสะสมประจุไฟฟ้าจากการสัมผัสและเสียดสีที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนไหวของร่างกาย

การทดสอบเนื้อผ้าของเสื้อสะท้อนแดด

สะท้อนแดด 96% ลดอุณหภูมิได้ 3–6°C

จุดเด่นของวัสดุคือการทำความเย็นแบบแผ่รังสี หรือ Passive Radiative Cooling ซึ่งเป็นวิธีระบายความร้อนโดยไม่ต้องใช้พัดลมหรือระบบทำความเย็นแบบใช้พลังงานไฟฟ้า วัสดุจะสะท้อนพลังงานจากแสงอาทิตย์ออกไป และช่วยระบายความร้อนออกจากตัวผู้สวมใส่

ผลการทดสอบพบว่าวัสดุสะท้อนรังสีจากแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบได้ประมาณ 96% และมีความสามารถในการแผ่รังสีอินฟราเรดช่วงกลางสูงถึง 97% เมื่อนำไปทดสอบกลางแจ้งภายใต้แสงแดดโดยตรง อุณหภูมิของวัสดุอยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศโดยรอบประมาณ 3–6°C

คุณสมบัตินี้อาจมีประโยชน์กับเสื้อผ้าสำหรับผู้ที่ต้องทำงานกลางแจ้ง นักกีฬา หรือผู้ที่ต้องอยู่ในสภาพอากาศร้อนเป็นเวลานาน โดยเป้าหมายไม่ได้อยู่ที่การสร้างความเย็นแบบเครื่องปรับอากาศ แต่เป็นการลดความร้อนที่วัสดุและร่างกายได้รับจากแสงแดด

แค่ขยับตัวก็สร้างสัญญาณไฟฟ้าได้

อีกความสามารถหนึ่งมาจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Triboelectric Effect ซึ่งเป็นการเกิดประจุไฟฟ้าจากการสัมผัสและเสียดสีของวัสดุ คล้ายกับไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นเมื่อถูเท้ากับพื้นแล้วไปแตะวัตถุจนเกิดไฟฟ้าช็อตเล็ก ๆ

เมื่อผู้สวมใส่เคลื่อนไหว ผิวหนังและโครงสร้างสิ่งทอจะเกิดการสัมผัสและแยกออกจากกันซ้ำ ๆ ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถตรวจจับได้ งานวิจัยรายงานความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงสุดประมาณ 47 มิลลิวัตต์ต่อตารางเมตร และให้ผลลัพธ์คงที่จากการทำงานมากกว่า 30,000 รอบ

อย่างไรก็ตาม พลังงานระดับนี้ไม่เพียงพอสำหรับนำไปชาร์จสมาร์ตโฟนโดยตรง แต่มีประโยชน์สำหรับการตรวจจับการเคลื่อนไหว เช่น ตรวจว่าผู้สวมใส่กำลังเคลื่อนไหวหรืออยู่นิ่ง รวมถึงอาจใช้เป็นตัวกระตุ้นให้ระบบอื่นทำงาน

การทำงานของเนื้อผ้าเสื้อสะท้อนแดด

ระบายความร้อนให้ผู้สวมใส่

ทีมวิจัยทดลองนำสิ่งทอที่สร้างสัญญาณจากการเคลื่อนไหวมาเชื่อมกับชั้นวัสดุนำไฟฟ้า เพื่อสร้างระบบจัดการอุณหภูมิที่ตอบสนองต่อกิจกรรมของผู้สวมใส่ โดยในช่วงที่อยู่นิ่ง ระบบใช้การระบายความร้อนแบบแผ่รังสีเป็นหลัก ขณะที่สัญญาณจากการเคลื่อนไหวสามารถใช้เป็นตัวกระตุ้นให้ระบบทำความร้อนทำงานได้

จุดสำคัญคือ ตัวสิ่งทอไม่ได้สร้างความร้อนโดยตรง แต่ทำหน้าที่สร้างสัญญาณเพื่อสั่งการระบบทำความร้อนที่อยู่ด้านล่าง ซึ่งการทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าสัญญาณจากการเคลื่อนไหวสามารถนำไปใช้สร้างเสื้อผ้าที่ปรับการทำงานตามกิจกรรมของผู้สวมใส่ได้

พิมพ์เป็นโครงสร้างสิ่งทอได้โดยตรง

นักวิจัยใช้เทคนิค Direct Ink Writing ซึ่งเป็นกระบวนการพิมพ์วัสดุออกมาเป็นชั้น ๆ เพื่อสร้างโครงสร้างที่มีลักษณะยืดหยุ่นและมีช่องว่างให้อากาศผ่านได้ จึงสามารถพัฒนาเป็นวัสดุสำหรับงานสวมใส่ เช่น เสื้อผ้ากีฬา เป็นต้น

แนวคิดนี้อาจช่วยลดความซับซ้อนของเสื้อผ้าอัจฉริยะในอนาคต เพราะแทนที่จะต้องนำวัสดุหลายชนิดมาประกอบเพื่อให้แต่ละส่วนทำหน้าที่ต่างกัน นักวิจัยพยายามรวมคุณสมบัติด้านการระบายความร้อน การเก็บพลังงาน และการตรวจจับไว้ในวัสดุที่สามารถขึ้นรูปได้ตั้งแต่กระบวนการผลิต

โอกาสต่อยอดสู่เสื้อผ้าอัจฉริยะ

นอกจากการจัดการอุณหภูมิ เทคโนโลยีนี้ยังมีแนวทางนำไปใช้กับระบบตรวจจับการเคลื่อนไหวอื่น ๆ เช่น อุปกรณ์สวมใส่ที่ต้องการแหล่งสัญญาณจากร่างกายโดยไม่ต้องพึ่งเซนเซอร์ที่ซับซ้อนมากนัก แหล่งข้อมูลระบุว่าหลักการเดียวกันสามารถนำไปประยุกต์กับเสื้อผ้าที่ตรวจจับการเคลื่อนไหวและส่งสัญญาณเตือนเมื่อเกิดกิจกรรมตามเงื่อนไขที่กำหนด

สำหรับผู้ใช้งานทั่วไป ประโยชน์ที่น่าสนใจจึงไม่ได้อยู่ที่การผลิตไฟฟ้าปริมาณมาก แต่เป็นการทำให้ “การเคลื่อนไหวของร่างกาย” กลายเป็นข้อมูลที่ระบบเสื้อผ้าสามารถรับรู้และนำไปใช้ตอบสนองได้ ขณะที่คุณสมบัติสะท้อนแสงและระบายความร้อนอาจช่วยเพิ่มความสบายในการสวมใส่ในสภาพอากาศร้อน

เทคโนโลยีสิ่งทอพิมพ์ 3 มิติจากงานวิจัยนี้สะท้อนแนวทางใหม่ของเสื้อผ้าอัจฉริยะที่ไม่ได้เพิ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เข้าไปเพียงอย่างเดียว แต่พยายามทำให้ “ตัววัสดุ” มีความสามารถหลายด้านในตัวเอง ทั้งสะท้อนแสงอาทิตย์ ระบายความร้อน และสร้างสัญญาณจากการเคลื่อนไหว แม้ยังอยู่ในขั้นงานวิจัยและพลังงานที่ผลิตได้ยังไม่มากพอสำหรับอุปกรณ์ใช้พลังงานสูง แต่แนวคิดนี้เปิดทางให้เสื้อผ้าในอนาคตสามารถรับรู้สภาพร่างกายและปรับการทำงานให้เหมาะกับผู้สวมใส่ได้มากขึ้น

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: illinois, newatlas, techxplore
ที่มาภาพ: illinois

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

เขียนโดย

นักเขียนอิสระ สนใจเทคโนโลยี เชื่อว่าคอนเทนต์และ Storytelling ที่ดี สามารถเชื่อมโยงผู้คนกับข้อมูลได้

บทความที่เกี่ยวข้อง

ใช้สัมผัสแทนสายตา! โดรนลงจอดด้วยการเกาะ แทนการใช้กล้อง ช่วยให้จอดได้แม่นยำในที่มืดเทคโนโลยี

ใช้สัมผัสแทนสายตา! โดรนลงจอดด้วยการเกาะ แทนการใช้กล้อง ช่วยให้จอดได้แม่นยำในที่มืด

นักวิจัยพัฒนาระบบโดรนไร้คนขับที่ใช้ “เซนเซอร์รับสัมผัส” แทนการมองด้วยกล้อง ช่วยให้บินโฉบและจับเกาะกิ่งไม้ได้อย่างแม่นยำแม้อยู่ในมุมอับสายตาหรือมีแสงน้อย ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานในพื้นที่ซับซ้อนได้

07 ต.ค. 69|31 นาทีที่แล้ว
อ่านต่อ →
สงครามสายลับกับปริศนาการหายไปของชิ้นส่วนเครื่องบินรบ F-35 ในดินแดนของจีนเทคโนโลยี

สงครามสายลับกับปริศนาการหายไปของชิ้นส่วนเครื่องบินรบ F-35 ในดินแดนของจีน

เมื่อสัปดาห์ที่ผ่านมา เพนตากอนได้ออกมายอมรับการสูญหายของชิ้นส่วนฝาครอบห้องนักบินและประตูปิดห้องเก็บอาวุธของเครื่องบิน F-35 ที่ถูกส่งจากออสเตรเลียไปยังสหรัฐอเมริกาผ่านทางเกาหลีใต้

01 ต.ค. 69|5 วันที่แล้ว
อ่านต่อ →
WeatherNext 3 คืออะไร ? AI พยากรณ์อากาศใหม่จาก Google แม่นขึ้น อัปเดตทุกชั่วโมงเทคโนโลยี

WeatherNext 3 คืออะไร ? AI พยากรณ์อากาศใหม่จาก Google แม่นขึ้น อัปเดตทุกชั่วโมง

รู้จัก WeatherNext 3 โมเดล AI พยากรณ์อากาศล่าสุดของ Google DeepMind ใช้ข้อมูลดาวเทียมเรียลไทม์ อัปเดตทุกชั่วโมง พยากรณ์ฝนแม่นขึ้นสูงสุด 50% ใช้ได้แล้วใน Google Search, Maps และ Gemini

30 ก.ย. 69|6 วันที่แล้ว
อ่านต่อ →