چگونه لمینت های چند منظوره و نانوکامپوزیت های تغییر فاز پارچه های کوهنوردی را مجهز می کنند تا همزمان از فشار هیدرواستاتیک ، سایش یخ و خستگی هیپوکسیک سرپیچی کنند؟

پارچه های کوهنوردی ، برای صعودهای عمودی در دمای زیر صفر و وزش باد طوفان مهندسی شده ، به لمینت های ساختاری سلسله مراتبی متکی هستند که از طریق علم دقیق مواد ، نیازهای عملکرد متضاد را آشتی می دهند. بیرونی ترین لایه به طور معمول از یک غشای پلی آمید 20-50 میکرومتر تقویت شده با نخ های نانولوله کربن (CNT) (3-5 ٪ وزن) تقویت می شود ، که در یک معماری متعامد 2.5D بافته شده است. این پیکربندی به یک مقاومت هیدرواستاتیک ≥ 25،000 mmH₂O (ISO 811 آزمایش شده) دست می یابد ، در حالی که یک میزان انتقال بخار رطوبت (MVTR) از 15،000-20،000 گرم در متر مربع/24 ساعت را حفظ می کند - برای جلوگیری از اشباع خارجی و میعان داخلی در حین افزایش طولانی مدت. تقویت CNT مقاومت سایش را در برابر 50،000 چرخه Martindale تقویت می کند و در برابر نیروهای برشی کریستال یخ که در ارتفاعات بالاتر از 6000 متر مشترک است ، مقاومت می کند.

در زیر این ، یک لایه میانی از نانوالیاف Polytetrafluoroethylene Electrospun (EPTFE) (قطر 200-500 نانومتر) یک مانع تنفس را تشکیل می دهد. بر خلاف غشای ریز ریز معمولی ، این الیاف از طریق دستکاری میدان الکترواستاتیک در حین چرخش تراز می شوند و مسیرهای پر زرق و برق 0.1-0.3 میکرومتر را ایجاد می کنند که مانع از ورود آب مایع می شوند اما اجازه انتشار بخار آب مولکولی را می دهند. برای جلوگیری از تجمع یخبندان ، EPTFE با پلیمرهای Zwitterionic که مقاومت چسبنده یخ را به <10 kPa (ASTM D3708) کاهش می دهد ، دوپ شده است و باعث می شود ورق های یخ تحت فشار حداقل مکانیکی قرار گیرند.

لایه درونی مواد تغییر فاز (PCM) را در یک ماتریس پلی استر توخالی ادغام می کند. میکروکپسول های مبتنی بر پارافین (5-20 میکرومتر) با دمای ذوب تنظیم شده به 18-28 درجه سانتیگراد از طریق پوشش کف تعبیه شده و گرمای متابولیکی را در حین کوهنوردی شدید جذب می کنند و در فواصل استراحت آزاد می شوند. این بافر حرارتی ، همراه با نخ های رسانا پوشیده از گرافن بافته شده در 8-12 نخ در سانتی متر ، دمای پوست را در محدوده 2 درجه سانتیگراد تنظیم می کند ، حتی اگر شرایط خارجی بین -30 درجه سانتیگراد و 15 درجه سانتیگراد باشد. شبکه رسانا همچنین بارهای استاتیک (<0.5 کیلو ولت) تولید شده توسط بادهای خشک و با ارتفاع زیاد ، کاهش ناراحتی و تداخل تجهیزات را از بین می برد.

فن آوری های چسب نقش مهمی در حفظ یکپارچگی لمینت دارند. چسب های مولت گرم پلی اورتان واکنش پذیر ، در الگوهای ناپیوسته 50-80 میکرومتر از طریق جت پیزوالکتریک ، لایه های پیوند بدون به خطر انداختن تنفس اعمال می شود. این چسب ها از طریق رطوبت جوی درمان می شوند و پیوندهای اوره را تشکیل می دهند که در برابر فشار برشی تا 0.8 مگاپاسکال در دمای -40 درجه سانتیگراد مقاومت می کنند (ASTM D4498). برای مناطق با لباس بالا مانند شانه ها و زانوها ، لیزر برش فیبر آرام (200-300 GSM) با استفاده از لیزرهای Co₂ به لایه بیرونی پیوند می یابد و باعث ایجاد سپرهای سایش یکپارچه می شود که در برابر بارهای کششی بدون لایه بندی مقاومت می کنند.

پاسخ پویا به هیپوکسی از طریق یکپارچه سازی نساجی هوشمند مهندسی می شود. سنسورهای اکسیژن مبتنی بر نخ ، چاپ شده با الکترودهای جوهر آبی/کربن پروس ، سطح اکسیژن رسانی خون (SPO₂) را از طریق نوری بازتاب کنترل می کنند. داده ها از طریق نخهای پلی آمید با روکش نقره (0.5-1.0 Ω/سانتی متر) به یک مرکز پوشیدنی منتقل می شوند و میکرو افسردگی ها را در پانل های تهویه یکپارچه برای افزایش 30-50 ٪ در هنگام سقوط SPO₂ زیر 85 ٪ ایجاد می کنند.

نوآوری های تولیدی شامل رسوب بخار شیمیایی تقویت شده با پلاسما (PECVD) پوشش های کربن مانند الماس (DLC) بر روی سطوح فیبر ، کاهش ضریب اصطکاک (μ) به 0.05-0.1 در برابر سطوح سنگ است. پس از درمان با سیلان های فلوئور شده از طریق تزریق CO₂ فوق بحرانی سطوح همه جانبه ای که باعث دفع روغنها ، نمک ها و آلاینده های بیولوژیکی می شود-ضروری برای سفرهای چند روزه است.

تکرارهای در حال ظهور شامل الاستومرهای پلی (اوره اوره) در لایه بیرونی هستند ، و به طور خودمختار از طریق پیکربندی پیوند دی سولفید ناشی از اشعه ماوراء بنفش ترمیم می کنند. آزمایش های میدانی پس از 72 ساعت قرار گرفتن در معرض خورشیدی ، 95 ٪ بازیابی مقاومت اشک را نشان می دهد و طول عمر پوشاک را در محیط های UV بی امان آلپ گسترش می دهد .