کاربرد نانوالیاف پاسخگو در لباسهای ورزشی هوشمند: ارزیابی عملکرد ترموکرومیک، رطوبتی و حرارتی

تقاضای روزافزون برای پوشاک ورزشی با کارایی بالا، ضرورت دستیابی به منسوجاتی را که قادر به تنظیم دینامیک ریزاقلیم پوست باشند، دوچندان کرده است. منسوجات سنتی به دلیل محدودیت در مدیریت هم‌زمان تعریق و تعادل حرارتی، اغلب در شرایط فعالیت‌های بدنی شدید منجر به استرس حرارتی و افت عملکرد ورزشکار می‌شوند. پژوهش حاضر با هدف ارائه و ارزیابییک ساختار چندلایه هوشمند مبتنی بر نانوالیاف الکتروریسی‌شده پلی‌وینیل‌الکل (PVA) جهت دستیابی به عملکردهای هم‌زمان انتقال رطوبت، تنظیم حرارت نهان و بازخورد دیداری طراحی و اجرا شد. در این مطالعه، چهار گروه نمونه شامل پارچه پنبه‌ای (شاهد)، نانوالیاف خالص، نانوالیاف حاوی میکروکپسول‌های ماده تغییر فاز دهنده (PCM) و نانوالیاف با پوشش ترموکرومیک ساخته و از نظر شاخص‌های عملکردی نظیر زاویه تماس، زمان تبخیر، نفوذپذیری هوا، مقاومت حرارتی و تغییر رنگ (تحت طیف حرارتی) مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که شبکه نانوالیاف به دلیل تخلخل بالا و آب‌دوستی، زاویه تماس آب را از ۱۱۸/۵ درجه در نمونه پنبه‌ای به ۴۲/۳ درجه کاهش داده و زمان خشک‌شدن را با افتی ۶۳ درصدی، از ۱۸/۴ به ۶/۸ دقیقه رساند. افزودن میکروکپسول‌هایPCM مقاومت حرارتی را به ۰/۵۲ کلوا افزایش داد که بیانگر پتانسیل بالای آن در بافرینگ حرارتی و تثبیت دمای بدن است. نمونه ترموکرومیک نیز پاسخ نوری دقیق و غیرخطی نشان داد؛ به‌طوری‌که با عبور از آستانه دمایی ۳۰ درجه سانتی‌گراد، شاخص تغییر رنگ (ΔE∗) به‌طور چشمگیری افزایشیافته و در دمای ۴۵ درجه به مقدار ۲۱/۴ رسید. اینیافته‌ها اثبات می‌کند که یکپارچه‌سازی نانوالیافPVA با مواد عملکردی، راهکاری هم‌افزا برای حل چالش‌های فیزیولوژیک ورزشکاران است. این سیستم چندمعیاره، ضمن حفظ تعادل میان تنفس‌پذیری و عایق‌بندی، بازخوردی شهودی از استرس حرارتی ارائه می‌دهد و زیربنای فنی لازم برای توسعه نسلی نوین از پوشاک ورزشی هوشمند و عملیاتی را فراهم می‌آورد.

The increasing demand for high-performance sportswear has increased the need for textiles that can regulate the dynamics of the skin microclimate. Traditional textiles, due to their limitations in simultaneously managing sweating and thermal balance, often lead to thermal stress and decreased athlete performance during intense physical activities. The present study was designed and implemented with the aim of presenting and evaluating a smart multilayer structure based on electrospun polyvinyl alcohol (PVA) nanofibers to achieve simultaneous functions of moisture transport, latent heat regulation, and visual feedback. In this study, four sample groups including cotton fabric (control), pure nanofibers, nanofibers containing phase change material (PCM) microcapsules, and nanofibers with thermochromic coating were fabricated and compared in terms of performance indicators such as contact angle, evaporation time, air permeability, thermal resistance, and color change (under the thermal spectrum). The results showed that the nanofiber network, due to its high porosity and hydrophilicity, reduced the water contact angle from 118.5° to 42.3° in the cotton sample and reduced the drying time by 63%, from 18.4 to 6.8 minutes. The addition of PCM microcapsules increased the thermal resistance to 0.52 kV, indicating its high potential in thermal buffering and body temperature stabilization. The thermochromic sample also showed a precise and nonlinear optical response; so that when the temperature threshold of 30°C was crossed, the color change index (ΔE∗) increased significantly and reached 21.4 at 45°C. These findings prove that integrating PVA nanofibers with functional materials is a synergistic solution to solve the physiological challenges of athletes. This multi-criteria system provides intuitive feedback on thermal stress while maintaining a balance between breathability and insulation, and provides the technical foundation for the development of a new generation of smart and functional sportswear.