近日，斯坦福大學(xué)Shanhui Fan等開(kāi)發(fā)出一種新材料，它基于塑料紡織，成本低廉，如果用它做衣服，會(huì)比現(xiàn)在的天然織物或化纖織物更有效地給身體降溫。 “空調(diào)衣”在身，媽媽再也不用擔(dān)心我會(huì)熱壞了。
斯坦福大學(xué)的工程師們?cè)赟cience中描述他們的工作時(shí)稱，"我們研發(fā)的這一新系列面料，成有望成為讓人們?cè)谘谉崽鞖獠恍杩照{(diào)而保持涼爽的“空調(diào)衣”的基礎(chǔ)"。
斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程和光子學(xué)副教授Cui Yi說(shuō)：“如果能給身體降溫，而不是給工作或生活的房屋降溫，這能有效解決能源。”這種新材料的工作原理是讓穿著者身體以兩種方式散熱，比穿純棉衣物低近 4華氏度。該材料可以通過(guò)汗水蒸發(fā)來(lái)降溫，目前一些普通面料已經(jīng)這樣做了。但斯坦福的材料具有第二級(jí)的、革命性的冷卻機(jī)制：允許身體發(fā)出的熱以紅外線穿過(guò)塑料織物的方式來(lái)散熱。紅外光是一種無(wú)形和長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，所有對(duì)象，包括我們的身體，都以紅外光的形式對(duì)外輻射熱量。毯子通過(guò)捕獲接近人體的紅外熱排放來(lái)溫暖我們。正是我們的身體發(fā)出的紅外熱輻射，讓夜視鏡能在黑暗中可看見(jiàn)我們。
專長(zhǎng)于光電子的電氣工程教授Shanhui Fan，在可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光的研究中說(shuō)：“當(dāng)我們坐在辦公室的時(shí)候，我們的身體熱量的40%到60%耗散為紅外輻射，但到現(xiàn)在為止幾乎沒(méi)有紡織品散熱特性的相關(guān)設(shè)計(jì)研究。”
超級(jí)的廚房包裝
為了發(fā)展自己的冷卻紡織技術(shù)，斯坦福大學(xué)的研究人員在聚乙烯中混合納米技術(shù)、光子學(xué)和化學(xué)技術(shù)，試圖使服裝材料具有新的特性：它允許熱輻射、空氣和水蒸汽等正常通過(guò)，但阻隔可見(jiàn)光。最簡(jiǎn)單的屬性是允許紅外輻射穿過(guò)材料，因?yàn)檫@是普通聚乙烯食品保鮮膜就具有的特性。當(dāng)然，廚房更需要的是不透水、透明的塑料，但服裝領(lǐng)域卻不行。
斯坦福大學(xué)研究人員逐一解決這些問(wèn)題。
首先，他們發(fā)現(xiàn)聚乙烯的變型中，有一個(gè)特定的納米結(jié)構(gòu)是對(duì)可見(jiàn)光不透過(guò)但是對(duì)紅外輻射透過(guò)，能夠讓身體熱量散失，是電池制造常用的。這提供了對(duì)可見(jiàn)光不透過(guò)但熱輻射透過(guò)的節(jié)能基礎(chǔ)材料。團(tuán)隊(duì)成員Po-Chun Hsu說(shuō)：“再經(jīng)過(guò)化學(xué)處理來(lái)改性工業(yè)聚乙烯，使水蒸汽分子通過(guò)塑料納米孔蒸，使塑料能像天然纖維那樣呼吸。”
制衣
這一成功意味著讓研究人員得到了滿足具有冷卻功能織物的三個(gè)基本條件的單層材料。為了使這個(gè)薄的材料更適合做衣服，他們制造了三層系列：兩片聚乙烯由棉網(wǎng)布分離處理以達(dá)到所需的強(qiáng)度和厚度。
為了測(cè)試新材料的冷卻潛力與同厚度的棉織物的冷卻能力，他們?cè)趦煞N材料的樣品放在裸露皮膚一樣溫暖的表面，測(cè)量每種材料保有多少熱量。Fan風(fēng)趣地說(shuō)到：“穿什么都會(huì)保有一定的熱量，使皮膚溫暖。如果散熱的熱輻射是我們唯一關(guān)心的，那么只能什么都不穿了。”實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果表明，棉織物比新型冷卻織物使皮膚表面溫度高3.6?F。研究人員說(shuō)稱這種差別意味著，穿著新材料衣服的人可能不樂(lè)意打開(kāi)風(fēng)扇或空調(diào)。
研究人員進(jìn)一步的工作包括向材料添加更多的色彩、紋理和布樣特性等。“如果你想一個(gè)紡織品，你必須要能夠大幅降低成本。”Cui如是說(shuō)。
這一研究成果為冷卻或加熱的材料研究開(kāi)辟了新途徑，如此一來(lái)，不使用外部能源，可通過(guò)調(diào)整材料的紅外輻射消散或陷落來(lái)達(dá)到控溫的目的。
“事后看來(lái)，我們所做的有些東西可能看起來(lái)很簡(jiǎn)單，這是因?yàn)楹苌儆腥苏嬲ふ夷軌蚬こ袒模⑶揖哂休椛涮匦缘募徔椘凡牧稀?rdquo;Fan說(shuō)道。
