Американські хіміки виявили, що якщо в пори неопрена ввести молекули інертних газів, наприклад криптона, аргону або ксенона, то його теплопровідність можна зменшити приблизно в два рази. Гідрокостюм з такого матеріалу в три рази збільшує можливий час перебування у воді при температурі нижче 10 градусів Цельсія в порівнянні зі звичайними неопреновими костюмами, пишуть вчені в.
Неопрен - хлоровмісний каучук, який використовується, в першу чергу, для створення гідро- і теплоізолюючих матеріалів. Основний обсяг неопрена - до 85 відсотків - становлять замкнуті непов'язані між собою пори, наповнені газом, завдяки чому неопрен дуже погано проводить тепло і може бути використаний, наприклад, в якості матеріалу для гідрокостюмів, в яких можна довго перебувати в холодній воді без переохолодження. За теплопровідністю неопрен трохи поступається деяким іншим матеріалам, зокрема полістиролу або поліуретану, однак через свої механічні властивості саме він найчастіше використовується для створення одягу з високими теплоізолюючими характеристиками. Однак, і неопрен не позбавлений недоліків: по-перше, навіть у такому гідрокостюмі перебувати в холодній воді довше однієї години не вдасться, а по-друге, ці костюми доводиться робити досить товстими, що обмежує свободу руху.
Американські дослідники під керівництвом Якопо Буонджорно (Jacopo Buongiorno) з Массачусетського технологічного інституту запропонували спосіб підвищити ефективність неопрена за рахунок введення всередину пористого матеріалу молекул інертних газів. Відразу після виготовлення в порах неопрена розміром близько 100-200 мікрометрів укладено азот або повітря. Однак якщо пористий матеріал помістити в атмосферу іншого газу підвищеного тиску, то хімічний склад газової суміші в порах можна поміняти. Молекули азоту і кисню здатні залишати пори матеріалу, просочуючись крізь полімерні стінки, а їх місце при цьому займають молекули іншого газу.
В даному випадку вчені поміщали неопреновий матеріал в атмосферу інертних газів: ксенона, аргону або криптона - з тиском, приблизно в 2,5 рази більше атмосферного. У результаті повітря покидало пори, а його місце займав інертний газ. У кожному з трьох випадків така заміна призводила до помітного зниження теплопровідності, що пов'язано з різницею в теплопровідності самих газів (коефіцієнт теплопровідності повітря при кімнатній температурі становить 0,026 ватт на метр при різниці температур в один градус, аргону - 0,018 ватт на метр, криптона - до 0,0095 ватт на метр, а ксенона - 0,0055 ватт на метр). Ефект від введення газу стає помітним вже через дві години обробки, а постійного значення коефіцієнт теплопровідності досягає через п'ять днів після початку процедури. Порівняно зі звичайним неопреном теплопровідність вдається таким чином знизити на 25-40 відсотків. Найнижчий коефіцієнт теплопровідності виявився у неопрена з ксеноном - він досягав значення 0,027 ват на метр при різниці температур в один градус.
Основний недолік такого матеріалу - те, що на повітрі інертні гази з плином часу поступово залишають пори, що призводить до збільшення теплопровідності і, відповідно, зниження теплоізолюючих властивостей. Однак властивостей звичайного неопрена цей матеріал досягає лише через кілька десятків годин, протягом яких його можна використовувати як значно більш ефективний матеріал.
Працездатність отриманих неопренових матеріалів вчені перевірили і в умовах холодної води з температурою нижче 10 градусів. Для отримання потрібного стану неопрен піддавався багатостадійній обробці інертними газами в збіг семи днів. Виявилося, що гідрокостюми з такого матеріалу дозволяють збільшити час максимального перебування в холодній воді (до тих пір, поки не настане переохолодження) з менш ніж однієї години до 2-3 годин. Крім того, вчені відзначають, що використання інертних газів дозволяє приблизно в два рази зменшити товщину матеріалу без втрати його властивостей.
За словами авторів роботи, одне з достоїнств запропонованого методу - це можливість впровадження його в промислові технології прямо зараз. Досить проста обробка вже готового неопренового матеріалу або аналогічного йому дозволить отримувати значно ефективніші гідрокостюми. Крім того, подібний підхід може використовуватися і для інших завдань, пов'язаних з необхідністю запасати енергію в умовах можливих теплових втрат.
Для підвищення теплоізолюючих властивостей полімерних матеріалів важливо стежити не тільки за хімічним складом газу всередині пір, але і за їх формою, розмірами і розташуванням всередині матеріалу. Наприклад, китайські вчені запропонували робити теплоізолірючу тканину з ниток фіброїну, в яких система пір схожа на структуру вовни білих ведмедів, яким вдається не замерзати як на повітрі, так і у воді в умовах постійного холоду.