بالنسبة للرياضيين الخارجيين والأفراد الذين يقودهم الأداء، الحفاظ على درجة حرارة الجسم المثلى ليس فقط حول الراحة، بل هو مسألة أمان وفعالية، سواء كان السباق عبر مسار جبلي في الصيف أو في انتظار حافة في الشتاء، القدرة على تنظيم درجة الحرارة الأساسية يؤثر بشكل مباشر على التحمل والتركيز والصحة البدنية، في السنوات الأخيرة، فإن التقدم في الأسطوانات المتطورة تؤدي إلى تغير أساسي في الهواء والأداء،

إن تطور المنسوجات الحرارية يجمع بين العلوم المادية والكيمياء والتصميمات المحفزة أحيائيا، وخلافا للأقطاب التقليدية التي تحجب الرياح أو تستوعب العرق، فإن هذه المنسوجات الذكية تعمل في تبادل حراري دينامي مع البيئة المحيطة، وتساعد على الحفاظ على وجود خليط مائي مستقر ضد الجلد، مما يقلل من العبء الفيزيائي الناجم عن تنظيم درجات الحرارة ويتيح للزاء التركيز على نشاطهم.

ما هي "الثيرمورجي" التي تُنتج "فابريكس"؟

وتُعدّ النسيجات السائلة من النسيجات المصممة لتقليل درجة حرارة البيئة المتناهية الصغر بين النسيج والجلد، وهي تحقق ذلك من خلال مزيج من الخواص المادية، والمقاييس الجيولوجية المحتوية على الألياف، والتكنولوجيات المحتوية على النسيج التي تحافظ على الحرارة الدافئة أو تُفرّد الحرارة لمنع التسخين المفرط، والمفرق الرئيسي عن المنسوجات التقليدية هو القدرة على التكيف مع النسيجات الخفية.

فالعلم الذي يخلف العزلة في المنسوجات يرتكز على مبادئ نقل الحرارة: التصريف، والتكفير، والإشعاع، والتبخر، مثلاً، النسيج الذي يمتص العرق من الجلد وينشره عبر منطقة سطحية أكبر يعجل بعملية التبريد المتصاعد، وهي عملية بالغة الأهمية أثناء ممارسة الضغط العالي، وعلى العكس من ذلك، فإن النسيج الذي يشق طبقة مميتة من الهواء في هيكله الداخلي يقلل من التك(ج).

ويتطلب فهم هذه الأغصان إدراكاً للراحة الحرارية، التي تعتمد على أربعة متغيرات: إنتاج الحرارة الأيضية، وعزل الملابس، ودرجات الحرارة المحيطة، والتدفق الجوي، ومن خلال التحكم في العزلة الداكنة، تؤدي النسيجات السائلة إلى الحد من الاعتماد على التعديلات السلوكية مثل إضافة أو إزالة الطبقات، وتسمح للملابس نفسها بإدارة التوازن الحراري، وهذا أمر ذو قيمة خاصة في الظروف الرياضية التي تتحول فيها الطبقات.

التكنولوجيات الرئيسية خلف التقدم

ويستند أحدث جيل من الأفران المزدوجة إلى عدة تكنولوجيات أساسية، يتناول كل منها جانبا مختلفا من الإدارة الحرارية، وكثيرا ما تدمج هذه التكنولوجيات في ثوب واحد لتوفير مراقبة شاملة للحرارة.

مواد تغير المرحلة

مواد تغيير المرحلة هي أبرز تكنولوجيا إدارة حرارة في مناشير الأداء، وأجهزة التحكم بالأشعة المقطعية هي مواد تستوعب وتخزن وتطلق الحرارة المتأخرة أثناء الانتقال التدريجي من الصلب إلى السائل ومرة أخرى، وعندما ترتفع درجة حرارة الجسم، تستوعب أجهزة التحكم في التراكم الحراري الحاد، وتذوب في العملية، وتتسبب درجات حرارة الجسم، وتتصلب المادة التراكمية، وتعيد الحرارة المخزنة إلى الجلد.

(ب) تشمل نماذج الطاقة المستخدَمة في المنسوجات الشمعية والهيدرات الملحية، وإن كانت البدائل القائمة على أساس بيولوجي آخذة في الظهور، وتُجمع هذه المواد في مجالات الميكروسكوبتر وتُدمج في ألياف أو معاطف، ويُحدد اختيار المادة PCM مدى الحرارة الذي يحدث فيه العزل؛ أما بالنسبة للألعاب الرياضية الخارجية، فتُحدَّد نقاط الانتقال النموذجية بحوالي 30 إلى 35 درجة مئوية معتدلة (86-95).

الكفاءات الدقيقة

والتكتل الصغير هو نظام توصيل يتيح دمج العناصر الفاعلة مثل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو صخور التبريد أو مركبات الاحترار في هياكل النسيج دون المساس بممتلكات المنسوجات، وكل مادة نشطة مُغلقة في قذيفة متعددة المقاييس تتراوح بين 1 و100 ميكروتر، تحميها من التدهور والسيطرة على إطلاقها، وأثناء صنع الملابس، تكون هذه المواد المصغرة ملزمة بالنسيج أو بغسل الألياف عن طريق عمليات الرذاذمة الدائمة.

وتمتد صلاحية المركبات الصغيرة إلى ما وراء مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وتحتوي بعض التركيبات على عوامل التبريد المتوافقة التي تنشط عند الرطوبة، مما يوفر زيادة في التبريد أثناء فترات الترق العالية، وتحتوي تركيبات أخرى على أملاح تغيير المرحلة التي تؤدي إلى حدوث تفاعل مشتعل من خلال البلورة، والميزة الرئيسية للتكتل الجزئي هي إمكانية تطبيقه على مجموعة واسعة من النسيج الأساسية، من البوليستر الخفيفة إلى النور.

محررات إدارة الحركة

إن نظام الحرارة الفعال لا يمكن فصله عن نظام الرطوبة، عندما تتراكم العرق ضد الجلد، يضعف قدرة الجسم على التبريد من خلال التبخر ويمكن أن يؤدي إلى عدم الارتياح عندما يتوقف النشاط، وتُصمم الألياف الإدارية للاستمرارية لنقل الرطوبة السائلة بعيدا عن الجلد إلى السطح الخارجي للنسيج، حيث يمكن التهرب بسرعة.

وتعتمد الآلية على إجراءات التأشيرات، التي يقودها قياس الألياف والكيمياء السطحية، كما أن المحركات التي تقطع أشلاءها عن طريق القنوات الأربع أو الشاشات الستة التي نجدها في العديد من المنسوجات - تبث مسارات مستمرة لنقل العرق، وتزيد معدلات التسخين في التلويث والتفشي من زيادة سرعة النسيج إلى الحد الأدنى.

Insulation that Adapts: Variable-Loft and Bio-Mimetic Structures

بعض من أكثر الأسطوانات إبداعاً تستخدم هياكل مادية تغير ممتلكاتها العزلة استجابةً للمحفزات البيئية، مثلاً، تستخدم الأسطوانات ذات النسيج ثلاثي الأبعاد أو الألياف التي تسكن عندما تنهار الجاف والبلل، وتخفض العزلة وتزيد من تدفق الهواء في نفس الوقت، وهذا يسمح بتعديل المقاومة الحرارية التي تقوم عليها آلية التعبئة الخارجية

وتستمد التصميمات الميكانيكية الحيوية الإلهام من الطبيعة، مثل صنوبر الصنوبر التي تفتح وتقترب من التغيرات في الرطوبة، وتشتمل هذه النسيج على مواد تغير الشكل أو السخرية عندما تتعرض للرطوبة، وتفتح فتح فتحا فعالا فتح فتحات النسيج لإطلاق الحرارة، وفي حين أن هذه التكنولوجيات لا تزال آخذة في الظهور، فإنها تعد بمستقبل يكون فيه التطهير سلبيا تماما ومتكاملا بغم في هيكل الملابس.

الابتكارات والتطبيقات الحديثة

وقد شهدت السنوات الخمس الماضية تسويقا سريعا للأفلام التراكمية التي كانت تقتصر على النماذج الأولية للمختبرات، وأصبح الآن النسيج الخفيف والنسيج القابل للتنفس الذي يعدل عزلتها في الوقت الحقيقي متاحا في معدات المستهلكين، وقد اتسع نطاق التطبيقات من ارتداء البعثة المتطرف إلى جهاز رياضي رئيسي، وهذه الابتكارات تحركها الانجازات العلمية المادية والطلب السوقي على معدات متعددة الوظائف منخفضة.

Smart Fabrics with Integrated Sensors

ومن أكثر الحدود إثارة دمج أجهزة الاستشعار في النسيج المزخرف، وترصد هذه المنسوجات الذكية درجة حرارة الجلد، ومعدلات القلب، ومعدلات العرق، ثم تعدل خصائص النسيج تبعا لذلك، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يحافظ النسيج على العزل الكامل في فتحات التبريد الجاهزة ولكن الفعّالة، أو يزيد من الركود عندما يكتشف جهاز الاستشعار درجة حرارة الجسم التي تجتازها، وتعمل بعض النظم في حلقة مغلقة، وتستخدم أجهزة الميكانيكية المصغرة لتغيير

ولا تزال هذه التكنولوجيا تزدهر، ولكن توجد بالفعل منتجات للتبني المبكر، فعلى سبيل المثال، ] البحث في ألياف سلوكية ومجسات للنسيج ] تمهد الطريق أمام السترات التي تنظم بشكل مستقل الحرارة، وتزيل الحمل المعرفي لطبقات التكيف أثناء الأنشطة المعقدة مثل عمليات جمع الطاقة الجبلية أو سباقات توليد الطاقة.

قابلية التأقلم الحراري للزراعة المتعددة العوامل

وقد مكّنت النسيج الحديث من التحول نحو نظم الحد الأدنى من الطبقات، حيث يمكن الآن لباس واحد من متوسط الطوابق يضم مبيدات الآفات وألياف إدارة الرطوبة أن يحل محل النظام التقليدي الثلاثي الطوابق بالنسبة لكثير من الأنشطة، وخلال الجهود العالية المرتدة مثل التزلج على الجليد أو الركض، يفرق النسيج الحرارة والوزن، ويقلل من سرعة التكييف ويمنع التكييف.

وتشمل التطبيقات المحددة ما يلي:

  • Ski touring and mountaineering:] Base layers and midlayers that buffer against temperature temps during ascents and descents.
  • Trail running:] Light weight singlets andshis that provide cooling during intense running and warmth during cool-down phases.
  • Cycling: ] Jerseys and arm warmers that balanc heat dissipation against wind chill.
  • Winter sports:] Socks and cages with PCM liners that prevent digits from cooling below safe thresholds.

أمثلة على الظواهر الحرارية المتقدمة

وقد وضعت عدة تكنولوجيات من صنع النسيج الملكية معياراً للتنظيم في المستودعات الخارجية والملابس الرياضية، وكل منها يستخدم مزيجاً فريداً من الآليات المذكورة أعلاه، ويحقق أقصى قدر من النبذات المحددة للنشاط.

Polartec Power Dry

إن جفاف الطاقة البوليارتيكية هو أسرة من أجهزة إدارة الرطوبة المصممة لأنشطة عالية التعرض، ويستخدم النسيج بناءاً على خطين: وهو سطح مائي يبعد الرطوبة عن الجلد وطبقة خارجية مائية توزع النسيج من أجل التبخر السريع، ولا يعتمد هذا التصميم الثنائي على التنفّس الكيميائي، وبالتالي فإن أداء التسلسل الهرمي لا يزال متسقاً على نطاق واسع.

تكنولوجيا الاستطلاع

(ب) تكنولوجيا قائمة على أساس ثنائي الفينيل متعدد الكلور، تم تطويرها أصلاً لحماية رواد الفضاء من درجات الحرارة القصوى، وهي تتضمن مواد تغير المرحلة الدقيقة التي تستوعب الحرارة الزائدة للجسد وتطلقها عند الحاجة، وتُدمج التكنولوجيا في الألياف أو تُطبق كغطاء، وتظل نشطة من خلال دورات الغسيل المتكررة، وتتميز النسيجات الخارجية بتأثيرات حرارة عازلة تخفض من درجة الحرارة.

كُلّمْ كُلّمْ

إن كتلة البلوز، التي طورها أصلا دوبونت والتي يديرها الآن ليكرا، هي ألياف متعددة السلاسل فريدة متعددة القنوات، وتخلق هذه القنوات مسارات كابيوية تنقل بسرعة إلى سطح النسيج، حيث تتفاخر، وتجفف نسيج كولماكس بسرعة كبيرة من القطن، وتساعد على الحفاظ على درجة حرارة أقل في الجلد أثناء التمرين، وتخفض من سرعة التدمير التي يمكن أن تقيد الحركة.

37-5 التكنولوجيا

37-5 وتستخدم التكنولوجيا نهجاً مختلفاً: فهي تدمج الجسيمات النشطة المستمدة من الرمل البركاني أو قذائف جوز الهند في صلب الألياف، وتستوعب هذه الجسيمات الطاقة التي تُستخدم بالأشعة تحت الحمراء من الجسم وتتحول إلى حرارة، مما يساعد على إبقاء اللبس دافئاً، وفي الوقت نفسه، تعجل بنقل البخار الرطب، وتخفض الرطوبة النسبية داخل الثياب وتزيد من التبريد النسبي بنسبة 5 في المائة.

Merino Wool Hybrids

وفي حين أن الصوف الجيري لم يكن مادة جديدة، فقد شهد تعظيما كبيرا للتحكم في الازدهار، حيث يفخخ هيكل الألياف المأخوذة من الأليف الطبيعية المأهولة الهواء المميت بسبب العزل بينما يستوعب سطحه المائي بخار الرطوبة دون الشعور بالبلل.

فوائد العجلات الحرارية

وتمتد الفوائد العملية لأجهزة التصفيق الحرارية إلى ما هو أبعد من الارتياح الفوري، وعندما يمكن للجسد أن يحافظ على درجة حرارة مثالية دون أن يتطلب إجراء تعديلات مستمرة على مستوياته، فإن قياسات الأداء قد أظهرت أن الثياب الحرارية يمكن أن تقلل من الإجهاد المتصور، وأن تحافظ على إنتاج الطاقة في أحداث التحمل، وأن تقلل من خطر الأمراض المتصلة بالحرارة مثل استنفاد الحرارة وضربة الحرارة.

إن خفض عدد طبقات المياه هو ميزة رئيسية أخرى، فبدلا من حمل قذيفة الرياح، وبطولة دافئة، وطبقة ضخ ثقيلة، يمكن لرياضيين أن يفلتوا من ملابس واحدة مصممة جيدا تعمل عبر نطاق حرارة أوسع، وهذا التغليف يخفض الوزن ويحسن حرية التنقل، وبالنسبة للحاويات السريعة الحد الأدنى، والمتسلقين الألب، ومسابقي المغامرات، وكل جرام

كما أن اعتبارات السلامة لها نفس القدر من الأهمية، ففي البيئات الجوية غير المتوقعة - التي تسود المناطق الجبلية - توفر القدرة على التنظيم الذاتي حاجزاً مقابل انخفاضات الحرارة المفاجئة أثناء العواصف أو اللافواك غير المتوقعة، وفي حالة المهنيين العاملين في مجال التخزين البارد أو البناء أو التوجيه الخارجي، فإن هذه النسيجات تقلل من خطر الإصابة بالإجهاد البارد وتحسن السلامة المهنية العامة.

الاتجاهات المستقبلية

ومستقبل المنسوجات الحرارية يكمن في زيادة التكامل، والمواد الأذكى، والإنتاج المستدام، وتتابع البحوث بنشاط المواد المحفزة أحيائيا التي تخفف من حدة التداول الطبيعي، مثل الألياف التي تفتح وتغلق مساماتها استجابة لدرجات الحرارة، مماثلة لبشر البشر، وتشمل الاتجاهات الواعدة الأخرى استخدام السكك الحديدية الشكلية والبوليميرات التي تغير عتبة سميكها الميكانيكية عند التعرض لها.

الاستدامة هي المحرك الرئيسي، وكثيراً ما تكون مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور والألياف الاصطناعية المسببة للدبابات مرتكزة على النفط، وتسهم في التلوث المصغر وبصمة عالية من الكربون، ويجري تطوير الجيل القادم من الأفران السائلة من المواد المستنيرة أحيائياً، مثل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور القائمة على زيت جوز الهند أو حمض الكبريت، والمركبات المجهرية التي يتم إنتاجها من الخليول أو من محركة.

والترابط مع الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء والفولط الخماسي هو حدود أخرى، ويمكن للزجاجات التي يمكن أن تتصل بالمواد الذكية أو الهواتف الذكية لتحليل البيانات الحرارية واقتراح استراتيجيات أفضل للطبقة في مراحل أولية، وفي الأجل الطويل يمكن الجمع بين الأسطوانات المزودة بالأجهزة الحرارية وجني الطاقة من حركة الجسم إلى مشجعات أو حرائق التبريد النشطة، مما يخلق ثوباً يمكن أن يحافظ على أي درجات حرارة يختارها المستخدم.

ومع نضج هذه التكنولوجيات، فإنها ستواصل إعادة تحديد ما يمكن في الخارج وارتداء الأداء، والهدف لم يعد مجرد إبقاء العرق أو الحرارة داخله، بل هو خلق جلد ثان يعمل بذكاء مع الجسم من أجل تحقيق الحد الأمثل من الازدهار في الوقت الحقيقي، مما يسمح للرياضيين بأن يمضيوا بسرعة أكبر، وأكثر، وأكثر، وأكثر أمانا، بغض النظر عن البيئة التي يختارون تحديها.