پژوهشگران دانشگاه نساجی ووهان موفق به طراحی نوعی آئروژل گرما-الکتریکی پیشرفته با ساختاری شبیه به عضلات بدن انسان شده‌اند که می‌تواند تحولی اساسی در تجهیزات ایمنی آتش‌نشان‌ها ایجاد کند. این ماده‌ی نوآورانه که در نشریه Nano-Micro Letters منتشر شده، راه را برای ساخت لباس‌هایی بدون نیاز به باتری هموار می‌کند و در عین حال عملکرد محافظتی و هوشمندانه دارد.
عملکرد همزمان عایق حرارتی و تولید سیگنال الکتریکی
این ماده که با عنوان ACMCA معرفی شده، از نانوالیاف آرامید تشکیل شده و قادر است گرمای محیط را مستقیماً به ولتاژ الکتریکی تبدیل کند. این قابلیت برای تجهیزاتی که نیازمند پایش مداوم دما هستند، به‌ویژه در محیط‌های پرخطر نظیر مأموریت‌های آتش‌نشانی، بسیار حیاتی است.
ساخت این آئروژل با استفاده از فرایند انجماد جهت‌دار انجام شده که موجب ایجاد ساختاری متخلخل و منظم شبیه به بافت عضله شده است. این ساختار سبک‌وزن با چگالی تنها ۰.۰۳۸ گرم بر سانتی‌متر مکعب، رسانایی حرارتی فوق‌العاده پایینی در حد ۰.۰۴۸ وات بر متر کلوین دارد و در عین حال ضریب سی‌بک بالایی (۴۶.۷۸ میکروولت بر کلوین) ارائه می‌دهد.
هشدار سریع در مواجهه با شعله بدون نیاز به باتری
یکی از ویژگی‌های چشمگیر ACMCA آن است که بدون هرگونه منبع تغذیه خارجی، در کمتر از ۱.۴۳ ثانیه پس از قرارگیری در معرض شعله، سامانه هشدار چندمرحله‌ای را فعال می‌کند. این عملکرد سریع در بازه دمایی گسترده ۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد آزمایش شده و نشان از دقت بالا و سازگاری آن با شرایط واقعی دارد.
دوام مکانیکی بالا و سازگاری با محیط‌های صنعتی
آزمایش‌های مکانیکی نشان داده‌اند که این ماده حتی پس از ۳۰۰ بار تا شدن، کشش و فشرده‌سازی، بیش از ۸۵ درصد از توان الکتریکی خود را حفظ می‌کند. دلیل این پایداری، شبکه‌ای هوشمند از پیوندهای شیمیایی بین نانوترکیباتی چون MXene، نانولوله‌های کربنی و نانوسیم‌های نقره است.
همچنین در برابر شعله، یک لایه مقاوم سرشار از TiO₂ روی سطح آن تشکیل می‌شود که مقاومت حرارتی را افزایش می‌دهد. نسخه پیشرفته‌تر این ماده با عنوان ACMCA-M به قابلیت شناسایی گاز آمونیاک نیز مجهز است و در حضور این گاز سمی، تغییر رنگ محسوسی نشان می‌دهد؛ موضوعی حیاتی برای کاربرد در محیط‌های صنعتی.
آینده تولید صنعتی و دوستدار محیط زیست
این آئروژل، علاوه بر داشتن ویژگی‌های چندمنظوره مانند عایق‌کاری، انرژی‌زایی و مقاومت مکانیکی، با روش تولید رول‌به‌رول و بدون آسیب به محیط زیست قابل تولید در مقیاس صنعتی است. به این ترتیب، ACMCA می‌تواند به عنوان یکی از اجزای کلیدی در نسل آینده پوشاک هوشمند ایمنی برای آتش‌نشان‌ها، کارگران صنایع پرخطر و نیروهای امداد و نجات ایفای نقش کند.
