Не допустить промокания одежды, обеспечить комфорт при любых видах активности в различных климатических условиях помогают современные мембранные технологии.

Термин «мембрана» имеет множество значений и широко используется в науке и технике. Специальные материалы с таким названием применяются и в одежде — их часто называют климатическими мембранами.

В промокшей насквозь одежде тепло не будет

Одной из главных задач мембранной одежды является защита человека от внешней влаги — дождя, мокрого снега, водяных брызг. В процессе развития технологий эта задача решалась путем использования различных непромокаемых материалов — от шкур животных до резины и полиэтилена. Всем известно, что в резиновых сапогах можно стоять в воде без риска промочить ноги, а тонкая полиэтиленовая накидка спасет от любого дождя, не пропустив сквозь себя ни одной его капли.

Так работает полностью непромокаемый материал: вода не попадает внутрь, а пар не выходит наружу

Однако опытные туристы, да и просто наблюдательные люди, заметили, что под одеждой, не пропускающей влагу, быстро становится мокро, даже если снаружи светит яркое солнце. Почему так происходит? Откуда берется эта влага, да еще в таких количествах, которое не всякий дождь обеспечит?

Ответ на этот вопрос дает физиология. Незаметно для себя каждый из нас выдыхает за сутки в виде пара около 400 мл воды — это почти два стакана. Примерно столько же — около 600 мл воды в сутки — так же незаметно выделяется через кожные покровы в виде испарений. И если водонепроницаемая одежда препятствует их рассеиванию в окружающем воздухе, то влага накапливается, конденсируется и увлажняет одежду изнутри.

Значительно большее количество влаги выделяется человеком, если он занимается активной деятельностью — физической работой или спортом. Объем влаги, точнее, самого настоящего пота, который выделяет организм человека в жаркую погоду или при физической нагрузке, составляет около 1,5 литров в час. В этом случае одежда промокает намного быстрее, за считанные минуты. А при использовании в качестве влагозащиты резиновых покрытий или полиэтилена блокировка испарений настолько эффективна, что под одеждой очень скоро становится мокро, даже если человек неподвижен.

Сравнительные объемы различных видов испарений влаги человеком

Как же избавиться от лишних испарений под одеждой? Самый простой вариант — вовремя раздеться. Но тогда придется мокнуть под дождем. «Вода, вода, кругом вода» — поется в песне, и эта песня, оказывается, не только про пароходы.

Как не пропустить к телу влагу снаружи и в то же время отвести от тела его собственные испарения? Каким должно быть препятствие для влаги, которому одновременно предъявляются два взаимоисключающих требования? Иными словами, какой должна быть одежда, которая пропускала бы влагу только в одну сторону — наружу?

Ответ на этот вопрос и дает климатическая мембрана — тонкая пленка, обладающая «волшебным» свойством пропускать влагу избирательно.

Существует два основных типа мембран, отличающихся друг от друга принципом действия, — поровые и беспоровые. Рассмотрим их особенности подробнее.

Поровая мембрана

Избирательная транспортировка влаги поровой мембраной происходит благодаря структурным особенностям воды.

Мы знаем, что вода может находиться в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. Поровая мембрана работает с двумя из них: газообразным и жидким, то есть с паром и водой. Пар требуется отвести от тела человека в окружающую среду, а воду снаружи, наоборот, не пустить к телу.

Известно, что молекула воды остается неизменной во всех агрегатных состояниях. Чем же тогда отличаются друг от друга эти состояния? Основное отличие заключается в разном расстоянии между молекулами. В водяном паре молекулы воды находятся на очень большом расстоянии друг от друга и поэтому почти не взаимодействуют. В воде эти молекулы расположены намного теснее — на расстояниях, где уже действуют силы взаимного притяжения и поверхностного натяжения, не дающие им отрываться друг от друга.

Строение молекулы воды и водяной капли

Большие объемы воды легко могут быть разделены на довольно мелкие «фрагменты», которые мы называем каплями. Из таких капель и состоит дождь. Но в каждой капле все равно много молекул. Молекулы расположены близко друг к другу, и, чтобы разорвать эти связи и превратить капли в пар, требуется значительная энергия. С такой задачей, например, отлично справляется чайник. Турист, к сожалению, тоже иногда напоминает устройство для кипячения воды, причем неотключаемое.

Итак, назначение мембраны — не пропускать под одежду воду в виде капель и одновременно «дышать», то есть пропускать водяной пар — отдельные свободные молекулы той же воды. Решение такой задачи не выглядит сложным: достаточно снабдить непроницаемую пленку отверстиями нужного размера — и мембрана готова. Но несмотря на простоту идеи, ее техническая реализация требует серьезных научных и технологических усилий. Отверстия «молекулярного» размера не насверлить дрелью. Поэтому не спешите в мастерскую и пожалейте ваши тапочки — мембранной обуви из них все равно уже не выйдет.

«А мы пойдем другим путем». Ну, или похромаем

Производители мембран обладают иным инструментарием. Они используют полимеры и ученых, которые знают, что такое полимеры и с помощью каких физико-химических манипуляций из них получаются мембраны. Ну, или, по крайней мере, делают вид, что знают.

По информации одного из лидеров этой отрасли — американской компании W. L. Gore & Associates, — поровая мембрана GORE-TEX®, полученная при особом растяжении полимера политетрафторэтилена, имеет миллиарды микроскопических отверстий, каждое из которых примерно в 700 раз больше молекулы воды, но в 20 000 раз меньше капли. Эти отверстия и есть поры. Отсюда и название поровых мембран.

Молекулы пара свободно проникают через поры мембраны, но для капли воды эти поры слишком малы

Такая мембрана напоминает решето, но оно, в отличие от обычного деревенского решета, в котором «воду не носят», создано специально для воды.