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文化

科学家研发了一种新型面料,据说能够自动调节温度和透气性

曾笑盈2019-02-12 08:40:38

原理是给红外辐射(热量交换)上了一道“阀门”

来自美国马里兰大学化学、物理专业的 11 位研究人员研发出了一种新型纺织面料,亮点在于能够根据外部环境的温度、湿度条件,自动调节性能以“捕获”或释放热量。研究论文于 2 月 8 日发表在 Science 杂志上。

这种新型面料能够动态管理红外辐射——我们人体便主要通过红外辐射的吸收或散发来调节热量——它的秘密在于一种涂有碳纳米管(特殊的轻质碳基导电金属)薄层的合成纤维,其对红外辐射十分敏感,能够根据环境自动变化:当身体出汗时,随着温度和湿度的升高,纤维发生翘曲,导致纱线更紧密地坍缩,织物“毛孔”被打开,从而允许红外辐射(热量)通过,利于透气和散热;相反,在较凉爽和干燥的环境下,纱线膨胀而松散,“毛孔”缩小,由此减少热量的逸出。

这种功能被称作红外辐射的“门控”,研究人员称它对热辐射的改变达到了 35% 以上。

“人体是一个完美的散热器,而这种面料是真正的双向调节器”,据 Science Daily,论文的作者之一、马里兰大学物理学教授Min Ouyang 说:“这是第一种通过动态控制红外辐射技术,调节与环境的热交换的纺织品。”

过去数十年,人们在高科技热性能的织物上探索不断,例如运动品牌们争相推出让马拉松运动员、高山徒步者等保持凉爽或温暖的功能服装。这些服装大多通过两种方式实现温度调节:一是增加透气性以使热量逸出,二是在剧烈活动后迅速将汗液吸收、蒸发。 

对于这一新型面料的研发价值,来自得克萨斯大学的化学教授 Ray Baughman 给予了积极肯定:“这项开创性的工作为提升服装舒适性提供了令人兴奋的新可能”,他告诉 Science Daily:“之前没有人找到这种方法,通过纺织品的孔隙率和红外辐射穿透性的自动改变,来适应环境变化。”

新型面料什么时候会真正应用于服装消费市场?可能还需要等待一段时间,因为成本和设计都需要纳入考量。不过研究人员表示,这个过程并不困难,制造基础纤维需要的材料很容易获得,而碳纳米管涂层也可以在任何标准的染色过程中应用。

据 Science News,另一位研究参与者、马里兰大学化学教授 YuHang Wang 认为,这种材料可以应用于制作运动服或婴儿服装——婴儿在太热或太冷时都无法表达。 


题图来源:Faye Levine, University of Maryland 

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