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美国马里兰大学:首个可以根据环境自动调温的织物诞生

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发表于 2019-2-23 11:20:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
美国马里兰大学(UniversityofMaryland)的研究人员发明了首种可以自动调节热量的织物——在温暖潮湿的环境下,例如身体出汗区域,织物允许红外辐射(热量)通过,从而有效散失热量。当天气变得凉爽干燥时,织物则会减少热量的散失。这种织物由涂有碳纳米管的特殊工程纱线制成。在湿热条件下,纱线会收缩并激活涂层,从而改变织物与红外辐射的相互作用方式。研究人员将织物的这种作用称为红外辐射的“门控”。论文通讯作者、马里兰大学化学和生物化学系王育煌(YuHuangWang)教授说:“这是第一项动态控制红外辐射的技术。”
美国马里兰大学:首个可以根据环境自动调温的织物诞生
几十年来,虽然高科技热性能面料一直处于不断创新中,它能使马拉松运动员保持凉爽或使登山者维持体温,但从未有一种材料能根据环境条件的变化而改变自身热性能。
新型织物的底纱是由两种不同的合成材料制成的纤维组成的,其中一种材料吸水,另一种材料防水。纱线表面由碳纳米管涂层所覆盖。由于纤维材料既疏水又吸水,当其暴露在潮湿环境中时,纤维就会出现翘曲现象。这种变形效果会使纱线更紧密地结合在一起,进而产生两种作用效果。首先,它会打开织物上的孔隙,使热量更容易散失,形成微弱的冷却效应。其次,它改变了涂层中碳纳米管之间的电磁耦合。王育煌教授说:“你可以把这种耦合效应简化想象成无线电天线为了达到共振而产生的弯曲。当纤维收缩时,辐射通量就会发生变化。”织物的调节反应几乎是在瞬间发生的,因此在人们意识到自己太热之前,衣服就已经在给他们降温了。与此相对应,当人体温度降低时,动态门控又会进行反向运作以捕捉热量。
论文通讯作者、马里兰大学物理系欧阳敏(MinOuyang)教授说:“人体是一个完美的散热器。纵观历史,调节人体温度的唯一方法似乎只有穿脱衣物。我们设计的新型织物是真正意义上的双向调节器。”德克萨斯大学(UniversityofTexas)化学系教授RayBaughman认为这项工作为调节衣物的舒适性提供了新思路。
虽然这项研究距离商业化还比较遥远,但研究人员表示,新织物的两大优势不容小视:纤维材料很容易获得,而且能在标准染色过程中添加碳纳米管涂层。欧阳敏教授说:“我认为,能够将这种‘门控’现象应用到服装面料性能的改善工作中是一件令人非常兴奋的事情。”
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