Юный техник, 2005 № 12 - Журнал «Юный техник»

Почему натуральная шуба греет лучше синтетической куртки, мы с вами еще поговорим. А пока попробуем разобраться еще в одной проблеме.

Резкость погоды

Северяне давно заметили, что мороз морозу — рознь. Иной раз выйдешь на улицу, а там — тишь, благодать, солнышко светит. Хочется снять шапку и варежки. И как-то не очень веришь термометру, который показывает: на улице 20-градусный мороз.

В другой раз только высунешь нос за дверь, а он уж и побелел — того и гляди, отмерзнет. Хотя тот же термометр показывает всего-навсего градусов пять мороза. А вся разница, как объясняют ученые, в резкости или жесткости погоды. Чтобы узнать, насколько будешь мерзнуть сегодня, нужно к градусам мороза прибавить еще удвоенную скорость ветра. И тогда станет понятно, почему, скажем, в Новосибирске люди при полном безветрии без шапок ходят в двадцатиградусный мороз, а в южном Баку, где зимой не бывает ниже пяти градусов мороза, но зато, как правило, гуляют сильные ветры, впору надевать тулуп.

Говорят, так называемый индекс резкости погоды — своего рода шкалу, позволяющую человеку представить, насколько он замерзнет при конкретной температуре воздуха и скорости ветра, придумали канадцы и американцы. Но некоторые европейцы полагают, что шкала эта довольно спорная. Неплохо бы еще, например, и влажность воздуха учитывать. В сырости ведь еще холоднее кажется…

Ну, а пока разрабатывается новый стандарт, давайте разберемся, какую помощь может оказать наука повседневной практике.

В хорошей одежде и зимой тепло.

Природное или синтетическое

Вспоминаю, лет двадцать пять тому назад в Новосибирске затеяли комплексное научное исследование. Наши специалисты хотели знать, как лучше всего одевать покорителей Крайнего Севера — геологов, нефтедобытчиков, строителей…

Для сравнения взяли несколько комплектов одежды: и национальной, традиционной, и специально разработанной для условий северной зимы лучшими модельерами страны.

Испытания закончились, молено сказать, конфузом. Оказалось, что лучше всего чувствовали себя в мороз испытатели в малице. Так называется традиционный меховой наряд с наглухо пришитым капюшоном и пристегивающимися меховыми же рукавицами. Разреза спереди, как обычный тулуп или дубленка, малица не имеет, так что надевать ее нужно через голову, как свитер. А если еще одеть под малицу рубашку из пыжика и штаны из оленьей шкуры, а на ноги — меховые же пимы с шерстяными носками, то в такой одежде, без всякого риска замерзнуть, можно находиться на улице 12 часов. И это в Заполярье, где сильны не только морозы, но и ветры.

«Однако, к сожалению, на всех мехов не напасешься. Людей становится все больше, а зверей — все меньше, — обрисовала мне тогда ситуацию заведующая лабораторией гигиены одежды ЦНИИ швейной промышленности Светлана Георгиевна Пальнова. — Нужно искать иной, более дешевый, выход из положения».

Для начала исследователи попытались выяснить, почему натуральный мех греет лучше, чем синтетический. Секрет удалось раскрыть лишь под микроскопом. При большом увеличении стало видно, что ворсинки-ости, из которых состоит, например, мех белого медведя, внутри полые.

Таким хитроумным образом природа решила сразу три задачи. Во-первых, мех не нужно красить — белесый цвет ему придают пузырьки воздуха, заключенные внутри каждой ворсинки. Во-вторых, воздух, как известно, хороший теплоизолятор, а потому полярный медведь не мерзнет в самые жуткие морозы. Наконец, в-третьих, полый мех легкий, та же воздушная «подушка» облегчает белому медведю плавание. А поскольку мех еще и смазан жиром, то он практически не намокает.

Синтетические же волокна, как известно, делают, продавливая жидкий полимер через крошечные дырочки-фильеры. И чтобы отдельные волокна получались полыми, как макароны, нужна была особая технология. Она получалась настолько сложной, что изделия из такой «макаронной» синтетики выходили дороже натуральных, меховых..

Лишь сравнительно недавно австралийским инженерам-текстильщикам удалось приспособить прядильную технологию к нитям из углеродных нанотрубок. Таким образом, появилась реальная возможность получения из этого материала отдельных нитей, канатов, тканей. А это, в свою очередь, открывает возможность получения материалов для одежды, которая будет не только теплой и легкой, но приобретет целый ряд необычных свойств, например, проводить электрический ток. Что опять-таки открывает перспективы создания одежды с электроподогревом или, напротив, с холодильным эффектом, а также возможность встраивать непосредственно в одежду микрочипы, позволяющие интегрировать мобильные телефоны, радиоприемники, электронные часы непосредственно в структуру одежды.

Как одеть полярника и космонавта?

Однако нанотехнологии еще только-только зарождаются, а людей надо одевать каждый день. Поэтому, например, когда конструировалась одежда для первых космонавтов и астронавтов, хотели было внутрь одного из слоев скафандра поместить… электроспираль. Однако практика показала, что люди во время выхода в открытый космос страдают не от холода, а от перегрева — настолько тяжело дается им каждый шаг, любое движение. И систему отопления в скафандре заменили системой охлаждения.

Устройства же электроподогрева передали полярникам. Пусть, дескать, греются во время своих походов по Арктике и Антарктиде. Однако и там эти системы не прижились. Причина тому — электроподогрев довольно часто выходит из строя в самый неподходящий момент…

НАСА тем временем продолжает эксперименты, используя в конструировании космической одежды законы термодинамики.

Чтобы оградить астронавтов и от леденящего холода космоса, и от палящего жара Солнца, теперь используют миллионы микроскопических капсул, которые встроены в ткань. Капсулы содержат парафины, которые при нагревании плавятся и забирают тепло у веществ, находящихся рядом (точно так мы охлаждаем напитки брошенными в стакан кубиками льда). Когда же парафиновые шарики начинают отвердевать под действием холода, пришедшего снаружи, застывание сопровождается выделением тепла.

Подбирая соответствующие парафины, можно добиться точного порога нагревания или охлаждения. Например, торс человека предпочитает температуру плюс 35 °C, а ноги и руки — на три градуса меньше. Ткань для груди и спины начиняют шариками с парафинами, имеющими так называемый фазовый переход при 35 °С, а рукава и штанины — при 32 °С.

Говорят, вскоре должны появиться аналогичные костюмы для горнолыжников. Когда лыжник спускается с горы, его мышцы активно работают, и парафин будет впитывать их излишнее тепло. Поднимаясь же на гору по канатной дороге, человек неподвижен, и парафин отдаст ему накопленное во время спуска тепло. Пригодится такая же система терморегулирования и для полярников.

Современная одежда должна иметь, как минимум, три слоя, защищающих от дождя, ветра и вбирающих пот.

Возьмем пример со спецназа?

Стоят подобные костюмы по-прежнему дорого. Впрочем, можно обойтись и без них, воспользовавшись опытом создания солдатской униформы, а точнее — одежды для спецназа.

Солдату должно быть прохладно в самом жарком бою и тепло на холодной ночевке. Желательно, чтобы одежда была удобной, прочной и — чуть не забыл! — хорошо стираться. Как справиться с таким набором противоречивых требований?

Эксперты военного дома моделей в Эссексе, Англия, полагают, что лучше всего для подобных целей использовать структуру луковицы или капусты. Надевать нужно если не сто одежек, то, по крайней мере, не одну и не две. Два года назад на суд военных была представлена одежда из восьми слоев. К 2005 году число слоев уменьшилось до трех.

На нижнее белье возлагаются функции сохранения тепла и хорошего поглощения влаги. Поверх белья, как известно, надевается верхняя одежда. Так вот специалисты из ЮАР недавно смогли наладить массовое производство «волшебной» ткани, которая не пропускает влагу и держит тепло. Весь «секрет» нового материала заключен в покрытии со свойствами мембраны, которая не дает влаге проникать внутрь. Зато позволяет человеческому поту выходить наружу, испаряясь через миллиарды микроскопических дырочек. И ныне «волшебная» камуфляжная ткань поставляется для армий Франции, Бельгии, Испании и Германии.

На рисунках для примера представлены три варианта современной ткани Polartec: для теплой одежды, для ветровок и сверхпрочной.

Перейдем к курткам. Изнанка и подкладка должны быть мягкими, обеспечивать телу максимальный комфорт. Зато покрытие куртки обязано надежно противостоять влаге, ветрам и морозам.