部屋ではなく人を涼しくするために、エンジニアたちは、体の動きを電気信号に変換し、必要な時に冷暖房を作動させる印刷可能な布地を開発した。

 

気温上昇とエネルギー需要の増大が続く世界において、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究者らが開発した新素材がまさに解決策となるかもしれない。この印刷可能な繊維素材は、冷却効果に加え、人体の動きからエネルギーを回収することで発電も行う。

 

この技術革新は、人々を涼しく保ちながら、外部電源の必要性を低減できるスマートファブリックの開発への道を開くものだ。

 

これまでにも、冷却機能とエネルギーハーベスティング機能を兼ね備えた材料が開発されてきた。それらの試みは、異なる機能を持つ複数の層を組み立てるという手法に基づいていた。今回の研究の斬新な点は、冷却機能と発電機能を単一の印刷可能な材料に統合したことである。

 

気候変動による熱波の激化に伴い、冷房需要は2050年までに10倍に増加すると予測されており、エアコンや冷蔵庫を購入できる人も増える見込みです。しかし、従来のエアコンは据え置き型でエネルギー消費量が多く、地球環境に有害なガスを使用しています。そのため、エネルギー消費量の少ない革新的な冷房​​技術が喫緊に求められています。

 

研究者たちは、多くの個人用冷却技術でこの問題に取り組んできた。居住空間や作業空間全体を冷却するよりも、個人を冷却する方が効率的だ。「効率的な個人用熱管理は、次世代ウェアラブル技術にとって依然として大きな課題である」と、機械科学・工学教授のリリ・カイ氏らは、学術誌「Advanced Science」に掲載された論文で述べている。

 

受動放射冷却は、特に有望な方法である。この方法は、熱を吸収し、地球の大気を透過して宇宙空間へ放出する波長の熱を放出する材料を利用する。また、これらの材料は、入射する太陽光のほぼすべてを反射する。

 

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校（UIUC）の研究チームは、放射冷却材料と、人間の動きを電気に変換する装置を組み合わせるシンプルな方法を考案した。摩擦電気エネルギーナノ発電機と呼ばれるこれらの装置は、異種材料が接触して分離する際に発生する電荷を利用して発電する。

 

研究者らは酸化ジルコニウムを用いて複合繊維を作製した。「直接インク描画技術を用いることで、この材料を柔軟で通気性のある繊維構造に印刷し、例えばスポーツウェアなどの着用用途に利用できるようにしました」と蔡氏はプレスリリースで述べている。

 

この材料は、放射冷却と摩擦電気エネルギーハーベスティングに最適な特性を兼ね備えています。高い屈折率を持つため、太陽光を効果的に散乱させることができます。また、誘電特性も備えているため、電荷を蓄積しやすいという利点があります。

 

このプリント生地は、入射する太陽光の96％を反射した。直射日光下での屋外試験では、周囲の気温より約3～6℃低い温度を維持した。