Ткань, отводящая пот и охлаждающая кожу, для повышения выработки энергии и комфорта

Прохладная одежда, которая сама себя питает

Представьте экипировку для тренировок, которая сохраняет вас сухим и прохладным, одновременно тихо подзаряжая ваши носимые гаджеты. В этом исследовании представлен новый тип ткани, который делает именно это: преобразует пот в источник комфорта и электричества без громоздких батарей или липких пластиковых слоев.

Почему пот — и проблема, и ресурс

По мере роста использования фитнес-трекеров, смарт‑часов и датчиков здоровья потребность в надежных и безопасных источниках питания увеличивается. Традиционные сборщики энергии, такие как мини‑солнечные панели или генераторы на движении, зависят от света или активности и часто задерживают тепло и влагу у кожи, что делает длительное ношение некомфортным. В то же время наша кожа постоянно выделяет влагу в виде пота и влажности, которая содержит химическую энергию, обычно теряемую. Ранние устройства для использования этой «влажностной энергии» давали слабые токи и часто впитывали воду, не давая ей испаряться, что оставляло носителя влажным и перегретым.

Ткань, которая перекачивает пот в одном направлении

Исследователи разработали «самопитающуюся, самоохлаждающуюся ткань», которая ведет себя как обратимый клапан для жидкой воды. Они взяли эластичный трикотаж из нейлона и покрыли только одну сторону водоотталкивающими частицами, уложенными в крошечные градиентные каналы. Это превращает ткань в «жидкостный диод», который отводит пот от стороны, прилегающей к коже, и продвигает его к внешней стороне, одновременно препятствуя проникновению воды обратно из окружающей среды. По мере того как пот перемещается и растекается по гораздо большей площади снаружи, он испаряется примерно вдвое быстрее, чем с обычного нейлона. В испытаниях такая конструкция снизила температуру кожи примерно на 6,3 °C и высушила вспотевшую руку за минуту, при этом сторона, соприкасающаяся с кожей, оставалась заметно суше.

Преобразование движущейся влаги в электрический ток

На поверхность этой перекачивающей тканевой структуры команда напечатала тонкий многослойный генератор из распространенных материалов: алюминиевый нижний слой, желеподобный средний слой из полимера (PVA), смешанного с солевым гистогеном (хлорид лития), и графеновый верхний слой. Когда пот или вода попадают в гель со стороны кожи и движутся вверх, молекулы воды уносят растворенные ионы. Отрицательные и положительные ионы движутся с разной скоростью, поэтому заряды разделяются между верхом и низом геля, создавая внутреннее электрическое поле. Направленное движение, обеспечиваемое «жидкостным диодом», поддерживает это разделение дольше, чем в ранних устройствах, работающих на влажности, повышая выход. Ткань достигла плотности тока 0,40 миллиампер на квадратный сантиметр — примерно в два раза больше, чем у похожих устройств без жидкостного диода и значительно выше многих предыдущих генераторов на базе влаги.

Баланс между комфортом, прочностью и мощностью

Чтобы сделать ткань практичной, авторы тщательно подобрали рисунок печатного генератора и открытые, не покрытые участки, которые обеспечивают отвод пота и теплообмен. Больше открытой площади ускоряет испарение и охлаждение, но уменьшает активную поверхность для генерации тока. Используя сетчатые узоры, регулировку размера пор и настройку количества соли в геле, они нашли оптимумы, которые обеспечивают сильное охлаждение и полезную мощность одновременно. Система работала в широком диапазоне температур и уровней влажности и сохраняла характеристики после многочисленных циклов растяжения, изгиба и высыхания. Несколько единиц ткани можно соединять между собой для увеличения напряжения или тока, обеспечивая достаточно энергии, чтобы зажечь светодиодную ленту и зарядить небольшие накопители.

Ежедневные применения — от футболок до умных подгузников

Команда показала, что эту отводящую пот энергогенерирующую ткань можно напечатать на обычной одежде, такой как футболки, шорты и кепки, не делая её жесткой или тяжелой. Большой участок на футболке охлаждал вспотевшую кожу на большой площади и одновременно генерировал электричество. В одном демонстрационном примере две единицы ткани питали гибкую световую ленту на одежде. В другом случае ткань интегрировали в подгузник вместе с беспроводным датчиком. Поскольку электрический выход зависит от объема протекающей жидкости, система могла определять степень влажности и посылать оповещения — от комфортабельного уровня до необходимости немедленного вмешательства. Тем же подходом запустили небольшую систему мониторинга здоровья, передающую данные о температуре кожи и частоте сердечных сокращений.

Что это может значить для будущих носимых устройств

В целом работа демонстрирует, что одежда может выступать и личной системой охлаждения, и мягкой электростанцией, умно направляя пот и ионы. Вместо простого отвода влаги эта ткань активно выталкивает пот наружу, охлаждает тело и извлекает часть этой энергии в виде электричества. При дальнейшем развитии, с учетом возможности стирки и интегрированной системы управления питанием, такие охлаждающие ткани с перекачкой пота могут обеспечить долговременную и комфортную работу носимой электроники в здравоохранении, спорте и повседневной жизни.

Цитирование: Zhu, R., Zhang, Z., Luo, Y. et al. Sweat-pumping cooling fabric for enhanced power generation and comfort. Nat Commun 17, 4374 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70856-8

Ключевые слова: носимая электроника, охлаждающая ткань, сбор энергии из пота, генератор на влажности, умные ткани