"একটি জ্যাকেট যা ঘামলে 'পাতলা' হয়ে যায়": ব্যাকটেরিয়াজনিত সেলুলোজ কাপড়কে তাপ স্ব-নিয়ন্ত্রণ করতে শেখায়

সায়েন্স অ্যাডভান্সেস একটি "স্মার্ট" উষ্ণ কাপড়ের বর্ণনা দিয়েছে, যার ভরাট প্রাকৃতিক ব্যাকটেরিয়া সেলুলোজ দিয়ে তৈরি, যা ঘামের প্রতিক্রিয়া দেয়: যখন এটি শরীরের চারপাশে আর্দ্র থাকে, তখন উপাদানটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে পাতলা হয়ে যায় এবং যখন এটি শুষ্ক থাকে, তখন এটি আবার "ফোলা" হয় এবং তাপ ধরে রাখে। প্রোটোটাইপে, পুরুত্ব প্রায় ১৩ মিমি (শুষ্ক) থেকে ২ মিমি (আর্দ্র) এ পরিবর্তিত হয়েছে এবং সাধারণ ধারণা হল ইলেকট্রনিক্স এবং ব্যাটারি ছাড়াই তাপীয় আরামের সময় বাড়ানো।

পটভূমি

আপনি আগে কি চেষ্টা করেছেন:

1. মাইক্রোক্যাপসুলের ফেজ চেঞ্জ ম্যাটেরিয়াল (PCMs) গলে যাওয়ার সময় তাপ "গিলে ফেলে" এবং স্ফটিককরণের সময় তা ছেড়ে দেয়, কিন্তু একটি সংকীর্ণ তাপমাত্রার উইন্ডোতে কাজ করে এবং প্রকৃত ঘামের প্রতি খারাপ প্রতিক্রিয়া দেখায়।
2. ন্যানোপোরাস পলিথিলিন (ন্যানোপিই) ভিত্তিক রেডিয়েন্ট কাপড় শরীরের তাপীয় আইআর বিকিরণকে অতিক্রম করতে দেয়, যা নিষ্ক্রিয় "রেডিয়েটিভ কুলিং" প্রদান করে, তবে এটি মূলত অপসারণের জন্য একটি চ্যানেল, ঘামের সময় "ইনসুলেশনের স্ব-নিয়ন্ত্রণ" নয়।
3. আর্দ্রতা বৃদ্ধি পেলে আর্দ্রতা অ্যাকচুয়েটর/হাইগ্রোমর্ফিক কাপড়ের আকৃতি/ছিদ্র পরিবর্তন হয়, যার ফলে তার ছাড়াই "আরাম অঞ্চল" প্রসারিত হয় - দিকটি দ্রুত পরিপক্ক হয়।

• "স্মার্ট" কাপড় যে সমস্যার সমাধান করে । পোশাকের তাপীয় আরাম নষ্ট হয়ে যায় যখন কার্যকলাপ দ্রুত পরিবর্তিত হয়: প্রচেষ্টার সময় অতিরিক্ত গরম এবং ঘাম, থামার সময় স্যাঁতসেঁতে স্তরের কারণে হাইপোথার্মিয়া। অতএব, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে অভিযোজিত তাপীয়/আর্দ্রতা বস্ত্র দ্রুত বিকশিত হচ্ছে, যা ব্যাটারি এবং জটিল ইলেকট্রনিক্স ছাড়াই তাপ বিনিময় সামঞ্জস্য করে। পর্যালোচনাগুলি মূল ভেক্টর - ফাইবার/কাপড় স্তর স্তরে তাপ এবং আর্দ্রতার গতিশীল ব্যবস্থাপনা - এর উপর জোর দেয়।
• আর্দ্রতা/ঘাম কেন সবচেয়ে ভালো "ট্রিগার"। ঘাম হল অতিরিক্ত গরমের প্রধান দ্রুত চিহ্নিতকারী: স্থানীয় আর্দ্রতা বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে, সিস্টেমকে তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা কমাতে হবে (কম "ফোলা"/বায়ু চেম্বার) এবং বাষ্পীভবন বাড়াতে হবে; যখন এটি শুকিয়ে যায়, তখন অন্তরকটি ফিরিয়ে আনতে হবে। তাই এমন উপকরণের ধারণা তৈরি হয় যা স্বয়ংক্রিয়ভাবে আর্দ্রতার সাথে সাড়া দেয়, বাইরের তাপমাত্রার সাথে নয়। এটি শক্তি সাশ্রয় করে এবং ভারী ইলেকট্রনিক্স এড়ায়।
• ব্যাকটেরিয়াল সেলুলোজ কী এবং কেন এটি আশাব্যঞ্জক? BC হল একটি জৈবপলিমার যা অ্যাসিটিক অ্যাসিড ব্যাকটেরিয়া ( Komagataeibacter ) দ্বারা "উত্থিত" হয়: এটি উচ্চ জল ক্ষমতা, শক্তি, বায়ু ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং জৈব সামঞ্জস্য সহ একটি ন্যানোফাইব্রিলার নেটওয়ার্ক গঠন করে। টেক্সটাইল/উপাদান বিজ্ঞানে, BC আর্দ্রতার প্রতি সংবেদনশীলতা এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য কাঁচামাল থেকে টেকসই উৎপাদনের জন্য মূল্যবান।
• একটি বৈজ্ঞানিক ফাঁক যা একটি নতুন নিবন্ধ পূরণ করে । বেশিরভাগ প্যাসিভ সমাধান হয় তাপ (বিকিরণকারী) অপসারণ করে অথবা এটিকে বাফার করে (PCM), দুর্বলভাবে বিবেচনা করে যে আর্দ্রতা নিজেই অন্তরককে "পরিবর্তন" করবে। সায়েন্স অ্যাডভান্সেসের কাজটি BC স্তরকে উষ্ণ পোশাকের "হৃদয়" হিসাবে ব্যবহার করে, যা ঘামের সাথে পাতলা হয় (কম বাতাস → কম অন্তরক) এবং শুকিয়ে গেলে আবার সোজা হয়ে যায় - অর্থাৎ, এটি শরীরের আর্দ্রতার উপর ভিত্তি করে স্ব-নিয়ন্ত্রক তাপ নিরোধক তৈরি করে।
• ক্ষেত্রের প্রেক্ষাপট: এটি কোথায় খাপ খায়? প্রবণতাটি প্যাসিভ, জৈব- এবং পলিমার সিস্টেমের দিকে যা ব্যবহারকারীর শক্তি ছাড়াই "আরাম জানালা" প্রসারিত করে। তাদের পাশে রয়েছে: নতুন প্রজন্মের হাইগ্রোমরফিক অ্যাকচুয়েটর (আরাম অঞ্চলের একটি লক্ষণীয় সম্প্রসারণ দেখাচ্ছে) এবং সেলুলোজ/জৈব-ভিত্তিক রেডিয়েটিভ কুলিং — BC ব্যক্তিগত তাপ ব্যবস্থাপনার এই "সবুজ" শাখায় ভালভাবে ফিট করে।
• শিল্পের জন্য ব্যবহারিক প্রভাব: যদি পরিধেয় পরীক্ষায় (ধোয়া, পরিধান, গন্ধ, প্রতিক্রিয়া থ্রেশহোল্ড টিউনিং) BC ইনসুলেশনের আর্দ্রতা-নিয়ন্ত্রিত "মোটা"তা নিশ্চিত করা হয়, তাহলে নির্মাতারা শীতকালীন/সক্রিয় স্তরগুলির জন্য একটি স্কেলেবল, জৈব-ভিত্তিক ভরাট পাবেন - যেখানে চলার সময় কম অতিরিক্ত গরম হবে এবং বিশ্রামের সময় কম কাঁপুনি থাকবে। এটি রেডিয়েন্ট এবং PCM সমাধানের পরিপূরক, প্রতিযোগিতামূলক নয়: এগুলি বহুস্তরীয় সিস্টেমে একত্রিত করা যেতে পারে।

কিভাবে এটা কাজ করে

• ব্যাকটেরিয়াল সেলুলোজ (BC) ফিলিং হল ক্ষতিকারক ব্যাকটেরিয়া (চা ছত্রাক/কম্বুচা থেকে শুরু করে সকলের কাছে পরিচিত) দ্বারা উৎপাদিত ন্যানোফাইব্রিলের একটি প্রাকৃতিক "জাল"। এই পর্দাটি হালকা, টেকসই, শ্বাস-প্রশ্বাসযোগ্য এবং জলপ্রেমী - এটি আর্দ্রতাকে নিখুঁতভাবে "অনুভূতি" করে।
• যখন আপনি ঘামতে শুরু করেন, তখন কাপড়ের নীচের স্থানীয় আর্দ্রতা বৃদ্ধি পায়, তন্তুর স্তরটি তার "ফোলাভাব" হারায় এবং চ্যাপ্টা হয়ে যায় - ভিতরের বাতাস কম → কম অন্তরক → শরীরের অতিরিক্ত তাপ হারানো সহজ হয়। শুকিয়ে যাওয়ার সাথে সাথে, কাঠামোটি আবার সোজা হয়ে যায় এবং তন্তুগুলির মধ্যে বাতাসের কারণে উচ্চ স্তরের তাপ নিরোধক ফিরিয়ে দেয়। এটি একটি সহজ প্যাসিভ প্রক্রিয়া যা আর্দ্রতার উপর কাজ করে, ইলেকট্রনিক্স নয়।

লেখকরা যা দেখিয়েছেন

• ঘাম এবং আর্দ্রতার সাথে অভিযোজন। শুষ্ক অবস্থায়, উপাদানটি সর্বোচ্চ ~১৩ মিমি পুরুত্ব বজায় রাখে এবং উচ্চ আর্দ্রতায় (ঘামের অনুকরণে) এটি ~২ মিমি পর্যন্ত পাতলা হয়ে যায়। এই "পরিবর্তনশীল পুরুত্ব" এর কারণে, প্রোটোটাইপটি প্রচলিত উষ্ণ কাপড়ের তুলনায় তাপীয় আরামের সময় উল্লেখযোগ্যভাবে প্রসারিত করে, বিশেষ করে যখন "বিশ্রাম → লোড" মোড পরিবর্তন করা হয়।
• নীতিটি স্কেলেবল। লেখকরা জোর দিয়ে বলেছেন যে "ফিলিং" বিভিন্ন ধরণের পোশাকের মধ্যে সেলাই করা যেতে পারে - লাইনিং থেকে শুরু করে অন্তরক স্তর পর্যন্ত - এবং জলবায়ু/ভারের সাথে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে।

এটা আদৌ কেন প্রয়োজন?

ক্লাসিক উষ্ণ পোশাক একটি আপস: স্তর যত উষ্ণ হবে, "অতিরিক্ত গরম এবং ঘাম" হওয়ার ঝুঁকি তত বেশি হবে, এবং তারপর ভেজা অন্তর্বাস "মিনি-সৌনা" এর কারণে অতিরিক্ত ঠান্ডা হয়ে যাবে। টেক্সটাইল, যা ঘামের সময় অন্তরককে দুর্বল করে এবং শুকিয়ে গেলে তা ফিরিয়ে দেয়, অপ্রয়োজনীয় জিপার, ভালভ এবং ব্যাটারি ছাড়াই "গোল্ডেন গড়" বজায় রাখতে সাহায্য করে। মানুষের তাপ ব্যবস্থাপনায় আর্দ্রতা একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে (তাপ বাষ্পীভবনের মাধ্যমে বহন করা হয়), তাই "স্মার্ট" কাপড়গুলি ক্রমশ আর্দ্রতা/আর্দ্রতার প্রতি বিশেষভাবে প্রতিক্রিয়া জানাতে শিখছে।

অন্যান্য স্মার্ট কাপড় থেকে এটি কীভাবে আলাদা?

• কোনও ইলেকট্রনিক্স নেই। সক্রিয় সিস্টেমের (থার্মোইলিমেন্ট/নরম রোবোটিক্স) বিপরীতে, এখানে এটি উপাদানের বিশুদ্ধ পদার্থবিদ্যা: ভেজা → পাতলা, শুষ্ক → ঘন। এটি সহজ, সস্তা এবং সম্ভাব্যভাবে আরও টেকসই।
• "ভালভ" নয়, "মোটা"। পূর্বে, আর্দ্রতা ভালভ/ছিদ্রযুক্ত বা পলিমার সন্নিবেশে অ্যাকর্ডিয়ন পুরুত্বযুক্ত কাপড় দেওয়া হত। এখন "অ্যাকর্ডিয়ন" এর ভূমিকা প্রাকৃতিক ব্যাকসেলুলোজ দ্বারা দখল করা হয়েছে, যা ইতিমধ্যেই মেডিকেল ড্রেসিং এবং "সবুজ" টেক্সটাইলে পরিচিত।
• পরিবেশগত সম্ভাবনা। ব্যাকটেরিয়া সেলুলোজ জৈব-সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং জৈব-জরায়ুবিয়োজ্য, তুলা এবং তেল ছাড়াই এটি চাষ করা যেতে পারে এবং এর উৎপাদন টেকসই উপকরণের প্রতি বর্তমান প্রবণতার সাথে সঙ্গতিপূর্ণ।

এটি কোথায় কার্যকর হতে পারে

• শহরে শীতকাল এবং "অফিস-রাস্তা-পাতাল রেল"। কার্যকলাপ এবং জলবায়ুর পরিবর্তন শরীরকে তাপ/ঠান্ডায় কম "নিক্ষেপ" করে - আরাম "দীর্ঘস্থায়ী" হয়।
• পাহাড়ে ওঠা/দৌড়ানোর ক্রিয়াকলাপ। আরোহণ/দৌড়ের সময় কাপড়টি বায়ুচলাচল করে, এবং বিশ্রামের সময় এটি আবার অন্তরক হয়ে যায়।
• ক্ষেত্র এবং উৎপাদন অবস্থা। যত কম চলমান যন্ত্রাংশ এবং ইলেকট্রনিক্স, তত বেশি নির্ভরযোগ্য। (BC এর হালকা ওজন এবং "শ্বাস-প্রশ্বাসের" জন্য প্লাস প্লাস।)

বিধিনিষেধ

এটি এখনও একটি বৈজ্ঞানিক উন্নয়ন এবং প্রোটোটাইপ; এটি এখনও দৈনন্দিন ব্যবহারের জন্য পরীক্ষা করা প্রয়োজন:

• স্থায়িত্ব এবং ধোয়া (ভেজা এবং শুকানোর একাধিক চক্র, "জীবনের শুষ্ক পরিষ্কার"),
• দীর্ঘ সময় ধরে পরলে ত্বকের আরাম এবং দুর্গন্ধ,
• বিভিন্ন জলবায়ু/ঘামযুক্ত প্রোফাইলের জন্য প্রতিক্রিয়া "থ্রেশহোল্ড" সেট আপ করা,
• ব্যাকসেলুলোজ থেকে কাপড়ের রোল তৈরির খরচ এবং স্কেলিং। তুলনার জন্য: "থার্মোরেগুলেটিং" কাপড়ের ক্ষেত্র সক্রিয়ভাবে বৃদ্ধি পাচ্ছে, কিন্তু ধারণাগুলির একটি অংশই গণ বাজারে পৌঁছাচ্ছে।

উপসংহার

"ঘামের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়া পোশাক" হল আর্দ্রতা-সংবেদনশীল এবং তাপমাত্রা-সংবেদনশীল বস্ত্রের জন্য এক দশক ধরে চলা অনুসন্ধানের একটি যৌক্তিক ধারাবাহিকতা। সায়েন্স অ্যাডভান্সেস -এর একটি নতুন গবেষণাপত্র অভিযোজিত অন্তরণের "হৃদয়" হিসেবে প্রাকৃতিক ব্যাকটেরিয়া সেলুলোজকে এই ক্ষেত্রে যুক্ত করেছে এবং তার এবং সেন্সর ছাড়াই তাপীয় আরামের সময় বৃদ্ধির সাথে সাথে পুরুত্বের পরিবর্তনের একটি বৃহৎ প্রশস্ততা (১৩ → ২ মিমি) দেখায়।

উৎস: ঘাম-সংবেদনশীল অভিযোজিত উষ্ণ পোশাক, বিজ্ঞান অগ্রগতি (AAAS), ২০২৫। DOI: 10.1126/sciadv.adu3472