„Bunda, která ‚zeštíhlí‘, když se potíte“: Bakteriální celulóza naučila oblečení samoregulaci tepla

Časopis Science Advances popsal „chytrou“ hřejivou látku, jejíž výplň je vyrobena z přírodní bakteriální celulózy, která reaguje na pocení: když je kolem těla vlhko, materiál se automaticky ztenčí, a když je suchý, opět získá „nadýchanost“ a udrží si teplo. U prototypu se tloušťka změnila z přibližně 13 mm (suchý) na 2 mm (vlhký) a obecnou myšlenkou je prodloužit dobu tepelného komfortu bez elektroniky a baterií.

Pozadí

Co jste už zkoušeli:

1. Fázově měnící se materiály (PCM) v mikrokapslích „pohlcují“ teplo během tavení a uvolňují ho během krystalizace, ale fungují v úzkém teplotním okně a špatně reagují na skutečné pocení.
2. Sálavé tkaniny na bázi nanoporézního polyethylenu (nanoPE) propouštějí tepelné infračervené záření těla, čímž zajišťují pasivní „radiační chlazení“, ale v podstatě se jedná o kanál pro jeho odvod, nikoli o „samoregulaci izolace“ během pocení.
3. Hygromorfní látky/aktuátory vlhkosti mění tvar/póry s rostoucí vlhkostí, čímž rozšiřují „komfortní zónu“ bez drátů – tento směr se rychle rozvíjí.

• Problém, který řeší „chytré“ tkaniny. Tepelný komfort oblečení se hroutí, když se aktivita rychle mění: přehřátí a pocení během námahy, podchlazení v důsledku vlhké vrstvy při zastavení. Proto se v posledních letech rychle rozvíjejí adaptivní tepelné/vlhkostní textilie, které upravují výměnu tepla bez baterií a složité elektroniky. Recenze zdůrazňují klíčový vektor – dynamické řízení tepla a vlhkosti na úrovni vrstvy vlákna/tkaniny.
• Proč je vlhkost/pot nejlepším „spouštěčem“. Pot je hlavním rychlým ukazatelem přehřátí: jakmile se zvýší lokální vlhkost, systém musí snížit tepelný odpor (méně „nafouknutí“/vzduchových komor) a zvýšit odpařování; když vlhkost vyschne, je třeba vrátit izolaci. Proto myšlenka materiálů, které automaticky reagují na vlhkost, nikoli na vnější teplotu. To šetří energii a zabraňuje objemné elektronice.
• Co je bakteriální celulóza a proč je slibná? BC je biopolymer, který je „pěstován“ bakteriemi kyseliny octové ( Komagataeibacter ): tvoří nanofibrilární síť s vysokou vodní kapacitou, pevností, propustností vzduchu a biokompatibilitou. V textilním/materiálovém vědeckém oboru je BC ceněna pro svou citlivost na vlhkost a udržitelnou výrobu z obnovitelných surovin.
• Vědecká mezera, kterou nový článek uzavírá. Většina pasivních řešení buď odvádí teplo (radiační), nebo ho tlumí (PCM), přičemž se slabě bere v úvahu, že samotná vlhkost by měla „přepínat“ izolaci. Práce ve Science Advances používá vrstvu BC jako „srdce“ teplého oblečení, která se potem ztenčuje (méně vzduchu → méně izolace) a po uschnutí se opět narovná – to znamená, že si vytváří samoregulační tepelnou izolaci na základě tělesné vlhkosti.
• Terénní kontext: kam tohle zapadá? Trendem jsou pasivní, bio- a polymerní systémy, které rozšiřují „komfortní okno“ bez energie uživatele. Vedle nich jsou to: hygromorfní aktuátory nové generace (které vykazují znatelné rozšíření komfortní zóny) a radiační chlazení na bázi celulózy/biotechnologie – komplexní chlazení dobře zapadá do této „zelené“ větve osobního tepelného managementu.
• Praktické důsledky pro průmysl: Pokud se v testech nositelných materiálů (praní, opotřebení, pachy, ladění prahu odezvy) potvrdí „kyprost“ izolace BC s regulovanou vlhkostí, budou mít výrobci k dispozici škálovatelnou bio výplň pro zimní/aktivní vrstvy – s menším přehříváním za jízdy a menším chvěním v klidu. Toto řešení doplňuje, nikoliv konkuruje sálavým a PCM řešením: lze je kombinovat ve vícevrstvých systémech.

Jak to funguje

• Bakteriální celulózová (BC) výplň je přírodní „síť“ nanofibril produkovaných neškodnými bakteriemi (známými všem z čajové houby/kombuchy). Tato membrána je lehká, odolná, prodyšná a hydrofilní – dokonale „cítí“ vlhkost.
• Když se začnete potit, lokální vlhkost pod oblečením se zvýší, vláknitá vrstva ztratí svou „nafouklost“ a zploští se – méně vzduchu uvnitř → méně izolace → pro tělo je snazší ztratit přebytečné teplo. Jakmile vyschnete, struktura se opět narovná a díky vzduchu mezi vlákny vrátí vysokou úroveň tepelné izolace. Jde o jednoduchý pasivní mechanismus, který funguje na základě vlhkosti, nikoli na elektroniku.

Co autoři ukázali

• Adaptace na pot a vlhkost. V suchých podmínkách si materiál udržuje maximální tloušťku ~13 mm a při vysoké vlhkosti (simulující pocení) se ztenčuje na ~2 mm. Díky této „proměnlivé tloušťce“ prototyp výrazně prodlužuje dobu tepelného komfortu ve srovnání s konvenční teplou látkou, zejména při změně režimu „klid → zátěž“.
• Princip je škálovatelný. Autoři zdůrazňují, že „výplň“ lze všit do různých typů oblečení – od podšívek až po izolační vrstvy – a přizpůsobit ji klimatu/zátěži.

Proč je to vůbec nutné?

Klasické teplé oblečení je kompromisem: čím teplejší vrstva, tím vyšší je riziko „přehřátí a pocení“, a následně podchlazení v důsledku mokrého spodního prádla „mini-sauna“. Textilie, které při pocení oslabují izolaci a při suchu ji vracejí, pomáhají udržovat „zlatý střed“ bez zbytečných zipů, ventilů a baterií. Vlhkost hraje klíčovou roli v lidském tepelném hospodaření (teplo je odváděno odpařováním), takže se „chytré“ tkaniny stále více učí reagovat specificky na vlhkost.

Jak se to liší od jiných chytrých látek?

• Žádná elektronika. Na rozdíl od aktivních systémů (termočlánky/měkká robotika) se zde jedná o čistě fyzikální princip materiálu: mokrý → řidší, suchý → silnější. Je to jednodušší, levnější a potenciálně odolnější.
• Ne „ventily“, ale „kyprost“. Dříve se nabízely tkaniny s vlhkostními ventily/póry nebo s harmonikovou tloušťkou na polymerových vložkách. Nyní roli „harmoniky“ přebírá přírodní bakcelulóza, již známá v lékařských obvazech a „zelených“ textiliích.
• Ekologický potenciál. Bakteriální celulóza je biokompatibilní a biologicky odbouratelná, lze ji pěstovat bez bavlny a oleje a její výroba je v souladu se současným trendem směrem k udržitelným materiálům.

Kde to může být užitečné

• Zima ve městě a „kancelář-ulice-metro“. Změny aktivity a klimatu méně „hází“ tělo do horka/chladu – pohodlí „vydrží“ déle.
• Horské/běžecké aktivity. Během výstupu/běhu látka provětrává a při zastávce opět izoluje.
• Polní a výrobní podmínky. Čím méně pohyblivých částí a elektroniky, tím spolehlivější. (Plus plus pro nízkou hmotnost a „prodyšnost“ BC.)

Omezení

Toto je stále vědecký vývoj a prototyp; stále je třeba jej otestovat pro každodenní nošení:

• Trvanlivost a omyvatelnost (několikanásobné cykly vlhčení a sušení, „chemické čištění po celou dobu životnosti“)
• Pohodlí pro pokožku a příjemný zápach při dlouhodobém nošení,
• Nastavení „prahových hodnot“ odezvy pro různé klimatické/poticí profily,
• Náklady a škálování pěstování bakcelulózy do rolí látky. Pro srovnání: oblast „termoregulačních“ látek aktivně roste, ale na masový trh se dostává jen část nápadů.

Závěr

„Oblečení, které se přizpůsobuje potu“ je logickým pokračováním desetiletí trvajícího hledání textilií citlivých na vlhkost a teplotu. Nový článek v časopise Science Advances přidává do oboru přírodní bakteriální celulózu jako „srdce“ adaptivní izolace a ukazuje velkou amplitudu změny tloušťky (13 → 2 mm) spolu s prodloužením doby tepelné pohody – bez drátů a senzorů.

Zdroj: Adaptivní teplé oblečení citlivé na pot, Science Advances (AAAS), 2025. DOI: 10.1126/sciadv.adu3472