Zwischen Kälteschauer und Schweißausbruch liegt bekanntlich nur ein relativ kleiner Temperaturbereich. Deutlich wird dies vor allem, wenn wir in der Kälte unterwegs sind und uns durch Kleidung vor dem Auskühlen schützen müssen: Der isolierende Effekt von Skianzug und Co kann dabei schnell zu einer schweißtreibenden Erwärmung führen, vor allem, wenn man sich stark bewegt. Denn die Anpassungsfähigkeit von Textilien ist begrenzt. Bei solchen Aktivitäten tragen Menschen deshalb oft mehrere Schichten aus Kleidungsstücken, um je nach Bedarf etwas aus- oder wieder anziehen zu können. Dass dieses Prozedere unter Umständen lästig sein kann, gab den Anstoß zur Arbeit des Teams aus Materialforschern von der Duke University in Durham: Sie loten Möglichkeiten aus, die Anpassungsfähigkeit von Kleidungsstücken an die jeweilige Befindlichkeit des Trägers zu verbessern.
Nylon mit einem Hauch von Silber
Im Fokus der Forscher stehen dabei möglichst praktikable und einfache Konzepte, die ohne Technik für mechanische Effekte mit Kühlwirkung sowie Wärmedämmung sorgen können. Zunächst beschäftigten sich die Wissenschaftler bei ihrer Forschung mit einem altbekannt erscheinenden Material der Textilbranche: dem leichten, robusten sowie preiswerten Nylon. Wie die Forscher erklären, war von diesem Polymer-Stoff bereits ein Merkmal bekannt, das ihr Interesse weckte: Wenn Klappen in Nylon-Flächen geschnitten werden, rollen sich diese ein wenig auf, wenn eine Seite Feuchtigkeit ausgesetzt wird.
Reines Nylon besitzt aber einen für das Ziel der Wissenschaftler nachteiligen Aspekt: Es ist nicht besonders wärmend. Um diese Materialeigenschaft zu verbessern, beschichteten sie das Material mit Silber. Da sie damit rechneten, dass das Metall die Nylonlaschen beim Aufrollen ausbremsen würde, versuchten sie, die Schicht so dünn wie möglich zu machen. Dabei zeigte sich allerdings: Die Silberbeschichtung hemmt den Effekt nicht – im Gegenteil: Sie führt dazu, dass sich die Klappen intensiver bewegen. “Es erscheint überraschend und kontraintuitiv, aber wenn man einem Polymer etwas Schweres hinzufügt, kann es sich tatsächlich stärker biegen und öffnen”, sagt Co-Autor Cate Brinson.
Der zugrundeliegende Effekt erscheint dabei durchaus plausibel: Wie die Wissenschaftler erklären, versucht sich die untere Nylonschicht auszubreiten, wenn sie nass wird – wie ein Blatt, das auseinandergezogen wird. Da sie aber mit der darüber liegenden Silberschicht verbunden ist, kann sich nicht das gesamte Blatt auf diese Weise verformen. Da sich das flächige Material unten ausdehnt und oben nicht, kommt es zu dem starken Einroll-Effekt, erklären die Forscher. Experimente mit verschiedenen Silberstärken ergaben dabei eine optimale Schichtdicke im Bereich von 50 Nanometern – 2000 Mal dünner als ein herkömmliches Blatt Papier. Noch dünner und der Einrolleffekt wird schwächer – bei mehr Silber behindert dann das Gewicht des Metalls wiederum die Bewegung.
