夏天熱化了,恨不得裸奔?你可以試試這種神奇的衣服
作者:漫科普
編輯:窗敲雨
酷熱的夏天依然餘韻未消,在炎炎夏日,人們恨不得24小時與空調相伴,哪怕是輕薄的夏裝,穿起來都嫌熱。夏天的衣服,還能做得更涼快一些嗎?最近,《科學》期刊上發表的一種新型布料或許能滿足你的要求——它穿起來會比普通衣料要涼快得多[1]。
斯坦福大學的研究人員研發了這種超級「涼爽」的納米多孔聚乙烯(NanoPE)布料。它可以達到與傳統衣料相當的透氣性和耐穿性,還能讓人們在夏天保持更舒適的體表溫度。在模擬實驗中,這種新材料顯示出了優異的散熱性能:在模擬皮膚髮熱的裝置上覆蓋NanoPE材料之後,表面溫度只會上升0.8℃,而同樣條件下,棉布(單面針織布)則會令溫度增加3.5℃,而另外一種高密度聚乙烯纖維製成的無紡布材料也會令溫度增加2.9℃。
而涼爽的秘密在於,這種材料在阻擋可見光的同時,能夠讓人體自身產生的熱輻射輕鬆透過。
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使用了NanoPE的布料可以阻擋可見光(黃色),同時讓人體產生的熱輻射(紅色)透過。
圖片來自:YI CUI GROUP/STANFORD UNIVERSITY
攔住可見光,透過紅外線
棉布之類的普通布料可以通過織物上的「網眼」進行對流來散熱,但是在熱輻射方面,它們對於散熱是不利的。人體不斷向外散發著中紅外線波段的熱輻射,而一般的布料不僅會阻擋可見光,也會將這些熱輻射截住。
而聚乙烯薄膜可以讓紅外光透過,但是直接用它來做衣服顯然是不行的:它缺乏透氣性,而且可見光也會透過去,人們總不能穿件全透明的衣服上街吧。
而這一次,研究者們製造出了具有特殊的多孔微觀結構的聚乙烯材料(NanoPE),這種材料在保留對紅外光透過的同時,讓聚乙烯也具備了做成衣料的潛力。
在NanoPE材料中,分布著許多連通的孔隙,它們的直徑從50 到 1000納米不等。這個孔隙的直徑範圍涵蓋了可見光波長的範圍(400~700 nm),因此它會讓可見光發生明顯的散射,這使得材料變得不透明,而且也減少了外界光照的升溫作用。而同時,孔隙直徑又遠小於人體自身產生的紅外熱輻射波長(7~14 μm),因此,它依然對這些紅外光保持著良好的透過率。測試顯示,nanoPE材料可以讓96%的紅外熱輻射穿透,而棉布只能允許1.5%透過。
普通織物、普通聚乙烯與納米多孔聚乙烯材料的性能對比。
圖片來自原論文
改進穿著性能
其實,NanoPE最早是用在鋰離子電池裡作為隔離材料的。為了讓它更適合穿著,研究人員對材料進行了更多改進。
圖片來自原論文
研究者們用聚多巴胺(PDA)塗層對散熱材料進行了親水性處理,這增加了NanoPE的毛細作用效果,這樣它就能更好地排除汗水。而棉線網布的加入,也使得織物強度增加,變得更加耐用。
於是,最終我們就得到了這款兼具散熱性、透氣性、排水性和耐穿性的涼爽布料。
圖片來自:YI CUI GROUP/STANFORD UNIVERSITY
未來,這款材料不僅可以用作散熱極佳的衣料來加工各種衣物,還可以用在野外的帳篷,以及露天停放的車輛遮陽罩,甚至可以用在啤酒大棚等戶外設施中。良好的散熱也可以減少空調的使用需求,這對節約能源也很有好處。
接下來,研究者們還需要改進這種材料的舒適度,並讓它們變得足夠經濟。有了這種新布料,或許我們不必再整天開著空調,就可以擁有清涼的夏天了。





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