Спецназовцы военно-морских сил США, больше известные как "морские котики", проводят много времени под водой, причём спасательные или другие операции часто проходят при температуре, которая очень далека от комнатной. Чтобы облегчить задачу военным, а также другим специалистам (например, гражданским спасателям, морским биологам и археологам, спортсменам и другим людям, которые проводят постоянные погружения) американские учёные разработали особую технологию утепления гидрокостюмов.

Авторы исследования из Массачусетского технологического института (MIT) поясняют, что даже самые современные гидрокостюмы для работы на большой глубине позволяют провести под водой не так уж много времени – десятки минут. Кроме того, после погружения человек нередко испытывает болезненные ощущения.

Специалисты давно ищут возможность продлить время пребывания в холодной воде при помощи инновационных материалов и технологических решений. При этом важно, чтобы такая "одежда" не только эффективно сохраняла тепло, но и не сковывала движения.

В течение двух лет инженеры, химики и физики из MIT и других научных центров сотрудничали с представителями ВМС США, наблюдали за погружениями "морских котиков" и разрабатывали технологию, которая в итоге помогла улучшить гидрокостюмы и продлить драгоценное время погружений в три раза.

Учёные отмечают, что современные гидрокостюмы производятся в основном из неопрена – это водонепроницаемый материал из синтетического каучука, который может быть пористым или прессованным. Неопрен применяют также в промышленности и медицине. Из него делают защитные аксессуары вроде чехлов для смартфонов. И даже при создании жилого модуля NASA для МКС не обошлось без неопрена.

Для создания новых тёплых гидрокостюмов команда использовала тот же материал. Выбор пал на пористый неопрен с крошечными ячейками. Но если традиционные гидрокостюмы имеют поры, наполненные в основном газообразным азотом, то в этом случае исследователи использовали другую "начинку". Они работали с тремя более тяжёлыми инертными газами – ксеноном, аргоном и криптоном. Столь экзотический выбор имеет простое объяснение: теплопроводность благородных газов ниже, чем у азота.

Чтобы внедрить в поры материала молекулы этих газов, специалисты помещали обычный пористый неопрен в автоклав. При этом аппарат был подключён к баллонам с одним из трёх выбранных инертных газов, а подаваемое давление было в 2,5 раза выше атмосферного.

В таких условиях химический состав газовой смеси, наполняющей поры материала, изменился: молекулы благородных газов вытеснили азот. Процесс замены занимает от 24 до 72 часов, уточняют инженеры.

Они работали с неопреном толщиной шесть миллиметров, однако обработку инертными газами, вероятно, выдержит материал и в два раза тоньше.

Авторы проекта уточняют, что при замене газообразного азота ксеноном, аргоном или криптоном теплоизоляционные свойства неопрена резко улучшаются: теплопроводность материала становится ниже, чем у любых аналогов.

Для сравнения: если раньше человек в обычном гидрокостюме мог погрузиться в воду холоднее 10 градусов по Цельсию менее чем на час, то теперь время увеличится до двух-трёх часов. При этом, как показали эксперименты, благородные газы рассеиваются из неопреновых пор в течение 20 часов.

Примечательно, что на прочность неопрена обработка, которую проводили учёные, никак не повлияла. Кроме того, для погружения в новом супертёплом гидрокостюме не потребуется дополнительного оборудования: все манипуляции проводятся заранее. Гидрокостюм можно либо надеть сразу же, либо поместить после обработки в герметичный пакет, а распаковать непосредственно перед погружением.

Важно и то, что новая технология подходит даже для тонких гидрокостюмов, что, вероятно, оценят дайверы и профессиональные спортсмены.

Теперь команда работает над созданием "постоянно тёплого" гидрокостюма. Чтобы инертные газы не улетучивались с течением времени, обработанный неопрен, вероятно, придётся покрывать слоем ещё одного непроницаемого материала.

Между тем созданная технология может приобрести широкое распространение уже сейчас, причём в промышленных масштабах, ведь "газовый апгрейд" не требует специальной подготовки или сверхсложного оборудования, заключают инженеры.

Узнать подробнее о создании и свойствах гидрокостюмов нового поколения можно из статьи, которая была опубликована в журнале RSC Advances.