El invierno está llegando. ¿Necesitas más ropa? No. Solo consigue todo tipo de productos de calefacción de grafeno en PMA Group, como Cintura calefactora de grafeno y Chaleco calefactor de grafeno. ¿Por qué elegimos? Leamos el artículo de Nature PortfolioT Propiedad de aislamiento térmico del elemento calefactor de tejido multicapa con revestimiento de grafeno / polímero con tejido de aramida.

Este estudio investigó las propiedades de aislamiento térmico basadas en una prueba de calentamiento eléctrico de elementos calefactores de tela multicapa a base de grafeno para confirmar la posibilidad de aplicación del elemento calefactor de tela para ropa protectora. Se diseñaron cuatro capas como capas de exterior, relleno, textil de calefacción eléctrica y forro. Los tejidos exteriores utilizaron dos densidades diferentes de tejidos de aramida (LD_ARW y HD_ARW), un tejido de aramida (AR_KT) y un tejido no tejido (AR_NW). El tejido de calefacción eléctrica (GR) recubierto de grafeno / polímero fabricado presenta una temperatura superficial de aproximadamente 85 ° C, una corriente de 0,12 A y una potencia de 3 W cuando se aplican 30 V. Como compuesto con 4 capas, la temperatura de la superficie de LD_ARW y HD_ARW usados ​​como el exterior de la muestra indicó menos de 50 ° C, debido a su excelente propiedad de resistencia al calor; mientras que, cuando se utilizaron AR_KT y AR_NW, la temperatura era de aproximadamente 50 Esto se debe a que sus fibras finas forman una alta porosidad que puede atrapar aire. Como resultado de las propiedades de aislamiento térmico, la diferencia de temperatura de cada capa fue del orden ΔT (GR-N3) <ΔT (GR-Lining) <ΔT (GR-Outer). En particular, cuando se utilizó AR_NW como tejido exterior, ΔT (GR-exterior) se redujo en aproximadamente 10 ° C, en comparación con el del otro tejido exterior. Por el efecto de la humedad relativa bajo una humedad relativa seca del 25% y una humedad relativa confortable del 55%, la diferencia de temperatura disminuyó por debajo del 55% de humedad relativa; por tanto, la propiedad de aislamiento térmico se mejoró en condiciones de humedad confortable. Por lo tanto, el mejor rendimiento de aislamiento térmico se mostró cuando se utilizó AR_NW como exterior con una humedad relativa del 55%, y se espera que amplíe su aplicación al elemento calefactor de tela para ropa protectora.

Un ambiente frío da como resultado una disminución de la temperatura corporal y la exposición prolongada causa enfermedades relacionadas con el frío, lo que provoca entumecimiento, congelación, hipotermia y, finalmente, la muerte. Para mantener y proteger la temperatura corporal del cuerpo humano expuesto a ambientes fríos, la ropa desempeña el papel de una capa de aislamiento pasivo y se utiliza para proteger el cuerpo humano del frío severo. En general, la ropa tiene un excelente aislamiento térmico de una capa de aire estacionaria que se forma entre las capas de tela. En particular para la ropa de invierno, las propiedades de aislamiento térmico juegan un papel crucial para el mantenimiento del calor humano. Así, la ropa de invierno consta de tres o más capas de estructura multicapa con diferentes funciones, con el fin de garantizar el confort térmico en condiciones climáticas exteriores invernales: (1) Capa exterior: Protección contra el ambiente exterior, (2) Capa intermedia termoaislante: térmica -aislamiento no tejido u otro material aislante térmico que protege el cuerpo humano de la pérdida excesiva de calor, (3) capa interior-forro: capa más cercana al cuerpo humano que intercambia humedad y aire entre el cuerpo humano y el medio ambiente. Se utilizan métodos pasivos y activos para reducir la pérdida de calor a través de la ropa. Un método pasivo para aumentar el aislamiento térmico es aumentar las capas de aire de la ropa usando relleno de plumón o ropa multicapa. Además, cuando se configura ropa multicapa, la cantidad de contenido de aire varía, dependiendo del tipo de tejido, estructura, grosor, densidad, peso y porosidad de cada capa, lo que afecta la propiedad de aislamiento térmico. En particular, en la ropa de protección contra el frío para el invierno, la capa intermedia juega un papel muy importante, cuya función básica es proteger el cuerpo humano contra el frío. Se utilizan diferentes tipos de materiales textiles como la capa intermedia de aislamiento térmico de la ropa multicapa. Un método activo puede definirse proporcionando calor adicional utilizando tejidos o unidades calefactoras, tales como infrarrojos lejanos, solares, tejidos calentados químicamente, tejidos de material de cambio de fase o unidades calefactoras asistidas eléctricamente.

El tejido de calefacción eléctrica es uno de los métodos activos para aumentar el valor de aislamiento térmico en la ropa de protección contra el frío. Se fabrica principalmente con materiales conductores, como cobre, plata o nanomateriales de carbono, sobre hilados o tejidos sin tratar. Generalmente, las prendas de calefacción eléctrica se utilizan principalmente con materiales de cobre y acero inoxidable. Estos materiales son eléctricamente estables debido a que la resistencia eléctrica no cambia durante el estiramiento, pero son fáciles de romper debido a sus propiedades frágiles. En consecuencia, para proporcionar alambre de metal extensible a largo, los textiles de calentamiento eléctrico se fabrican doblando como un tipo enrollado o recubriendo nanopartículas sobre hilos. En el caso de fabricar un tipo enrollado con alambre metálico, existe la desventaja de que se genera un calor excesivo en la porción de flexión y puede causar daños, y en el caso de las nanopartículas metálicas que forman una red conductora se eliminan, deteriorando así el rendimiento. Recientemente, los sistemas de calentamiento de textiles recubiertos con tintas o pastas conductoras, como materiales a base de nanocarbono, tienen una gran ventaja debido a su capacidad para doblarse y flexionarse y, por lo tanto, podrían proporcionar efectos de calentamiento para geometrías irregulares, como estructuras tubulares y esféricas. Además, dado que es posible la producción en masa, se pueden aplicar a varios campos. Recientemente, el textil de calefacción eléctrica se aplica a prendas de calefacción, mantas para exteriores y sacos de dormir, y se han realizado continuamente investigaciones sobre el rendimiento de la calefacción eléctrica, las propiedades de aislamiento térmico y la capacidad de uso. Las personas han informado de la evaluación de los efectos de los protocolos de calentamiento utilizando ropa calentada con grafeno en un ambiente frío. El calentador de grafeno estaba ubicado en el bolsillo de la parte superior de la espalda o en el pecho de la ropa interior. Se informó que el calentador de grafeno en la parte superior de la espalda podría aumentar la temperatura y mantener mejor la temperatura corporal, en comparación con el calentamiento del pecho. Otro ha preparado un saco de dormir inteligente calentado eléctricamente para mejorar la comodidad térmica del pie del usuario en un ambiente frío. El saco de dormir inteligente tenía como objetivo mantener los pies humanos dentro del rango termoneutral (25.0 – 34.0) Un saco de dormir inteligente calentado eléctricamente constaba de una carcasa de nailon, un forro de nailon, relleno de fibra de poliéster y una almohadilla térmica de polímero de carbono flexible. Finalmente, fue desarrollado para poder proporcionar a los usuarios un sueño cómodo de 8 h en un ambiente frío. El resto ha evaluado el rendimiento térmico de los chalecos térmicos comerciales de tres tipos. Las imágenes térmicas y la temperatura entre el cuerpo y los chalecos calefactores se investigaron con una cámara de infrarrojos. Los resultados de la evaluación del rendimiento térmico de tres tipos de chalecos calefactores comerciales que se diferencian en el tipo de material y el elemento calefactor que constituye la prenda calefactora fueron los siguientes. El elemento calefactor tipo película mostró el mejor rendimiento cuando funciona solo. Por otro lado, los resultados de la prueba de uso del cuerpo humano en el ambiente frío mostraron que el efecto de protección contra el calor del chaleco calefactor comercial con el relleno y el elemento calefactor de tipo no tejido aplicado al chaleco fue el mejor. Para diseñar una prenda calefactora excelente, se informó que deberían tenerse en cuenta tanto el rendimiento térmico del elemento calefactor como las propiedades de aislamiento térmico de la propia prenda calefactora.

Por lo tanto, en el presente estudio, con el fin de aplicar el tejido de calentamiento eléctrico con patrón de herradura recubierto con grafeno / polímero fabricado en un estudio anterior como prenda protectora, se diseñó un elemento calefactor de tejido multicapa a base de grafeno basado en tejido a base de aramida. Después de eso, la temperatura de la superficie de cada capa y el rendimiento del aislamiento térmico dentro de la capa de las muestras diseñadas se analizaron con base en la prueba de calentamiento eléctrico bajo 55% de HR, que es la condición de humedad confortable. Además, teniendo en cuenta las condiciones ambientales utilizadas en condiciones extremas en invierno, el rendimiento del aislamiento térmico basado en la prueba de calentamiento eléctrico también se midió en condiciones secas de 25% de HR. Los objetivos específicos fueron los siguientes. Primero, el elemento calefactor de tela multicapa a base de grafeno finalmente estaba destinado a constar de cuatro capas. Los tejidos utilizados en cada capa fueron: (1) Tejido exterior: dos tipos de tejidos impermeables y dos tipos de tejidos de aramida, tejido de aramida y tejido no tejido de aramida. (2) Relleno: tejido de neopreno con patrón de herradura, tejido de calentamiento eléctrico recubierto de grafeno / polímero (por debajo de GR). (3) Forro: tejido PET cepillado impermeable. Después de eso, cada muestra se compuso de textil de 2 capas, 3 capas y 4 capas basado en GR como 1 capa; y luego se examinó el cambio de temperatura y la diferencia de cada capa mediante una prueba de calentamiento eléctrico. Finalmente, para investigar las propiedades de aislamiento térmico del efecto de la humedad relativa, se investigaron cuatro tipos de elementos calefactores de tejido multicapa a base de grafeno con tejidos exteriores a base de aramida basándose en la prueba de calentamiento eléctrico en las condiciones de (25 y 55) % RH.