Autoritatea contractantă: Unitatea Executivă Pentru Finanțarea Învățământului Superior a Cercetării Dezvoltării și Inovării (UEFISCDI)

Acronim: DYMATCO

Cod proiect : PN-III-P2-2.1-PED-2019-1885

Program de finanțare: Creșterea competitivității economiei românești prin CDI

Subprogram: Proiect Experimental Demonstrativ

Director de proiect: Dr. Stiubianu George

Durata: 21 luni

Scopul proiectului DYMATCO a fost de a dezvolta, printr-o abordare accesibilă, o tehnologie de laborator pentru materialele îmbrăcăminte purtabile integrate cu confort termic pasiv dual (încălzire și răcire). Materialele nou dezvoltate au adaptabilitate controlată de utilizator pentru gestionarea integrată a fluxului de căldură între corpul utilizatorului și mediu. Aceste materiale folosesc efectele sinergice ale elastomerilor și structurilor metalice de dimensiuni nanometrice integrate în îmbrăcămintea din materiale textile uzuale (cum ar fi bumbac, poliester etc.).

În prima etapă a proiectului, materialele nanocompozite cu reflectivitate adaptivă în infraroșu (IR) și termoreglare prin acționare mecanică uniaxială au fost fabricate prin depunerea pe suport polimeric a unor straturi conductoare subțiri de aluminiu sau oxid de zinc dopat cu aluminiu (10-100 nm) prin metoda fizică de ablație cu laser pulsat (PLD - Pulsed Laser Deposition). S-au obținut filme polimerice cu o grosime mai mică de 100 micrometri cu o suprafață de aproximativ 100 cm^2 și o densitate de până la 1 g/cm^3. Din cele 10 clase de polimeri testați (elastomeri cu stiren, etilen-acetat de vinil, polimeri siliconici prin polimerizare cu deschidere a inelului urmată de reticulare prin reacții de condensare, hidrosililare sau adiție de tiol-enă, polisulfonă) a fost selectat un elastomer copolimer polistiren-etilen-butilen-polistiren, cu capacitate de termoreglare de 21 W/m^2 pentru acționare mecanică uniaxială de până la 50%.

În cea de-a doua etapă a proiectului s-a realizat optimizarea metodei de fabricație a materialelor nanocompozite, urmărindu-se scăderea fluxului de căldură transmis în stare neactuată (calitate reflectorizante mai bună a filmului), precum și creșterea capacității de termoreglare (o creștere a fluxului de căldură modulat). Creșterea filmului reflectorizant IR și proprietățile de depunere ale peliculei subțiri de Al au fost optimizate prin reducerea distanței țintă-substrat și modificarea parametrilor laser utilizați în PLD. S-a obţinut un material nanocompozit cu o capacitate de termoreglare de 40 W/m^2. Cinci prototipuri de mâneci au fost fabricate fără utilizarea adezivilor prin calandrarea la cald a materialului nanocompozit optimizat cu textile elastice și respirabile și a fost calculat prețul de cost pentru astfel de articole de îmbrăcăminte. A fost dezvoltat un model matematic pentru interpretarea datelor înregistrate cu camera video infraroșu FLIR C2 pentru calcularea rapidă și evaluarea cantitativă a performanței diferitelor materiale termoreglatoare.

În a treia etapă a proiectului au fost fabricate materiale termoreglatoare integrate sub formă de articole de îmbrăcăminte cu având capacitatea de a gestiona fluxul de căldură de 21,3 W/m^2 și o respirabilitate foarte bună a materialului (aproximativ 15000 g/m^2/zi). ) prin modificarea dinamică a reflectivității IR și termoreglarea datorată acționării mecanice uniaxiale. Optimizarea procedurii la scară de laborator cu ablație laser pulsată unghiulară și parametri îmbunătățiți pentru calendarul la cald a condus la un material termoregulator integrat cu grosimea <200 microni, modularea unui flux total de căldură de >40 W/m^2 și capacitate de termoreglare >21 W/m^2. Modelarea matematică permite estimarea intervalului de temperatură în care materialul termoreglator integrat poate fi acționat prin alungire mecanică uniaxială și calcularea temperaturii de referință a mediului la care un individ sedentar rămâne confortabil, menținând o temperatură constantă a pielii de ~35 °C și un flux de căldură generat în echilibru de 73 W·m-2. Valorile de temperatură calculate variază între 14,0 – 18,1 ℃, acoperind astfel un interval de temperatură similar cu hainele din materiale textile clasice. Evaluarea prețului de cost pentru un astfel de articol vestimentar este în intervalul 7,6 - 8,8 Euro/buc, competitiv pe piața modei.