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《Science》公布第一款能自動調(diào)節(jié)溫度的面料

更新時間：2020-10-02 18:01:11 瀏覽量：72

           盡管人們在高科技功能性面料上進行了數(shù)十年的研究與創(chuàng)新，開發(fā)出多種吸濕透氣或者保暖面料應(yīng)用于戶外運動服裝，但目前為止，還從未有通過響應(yīng)環(huán)境變化而改變自身隔熱性能的材料出現(xiàn)。
           近日，美國馬里蘭大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種可自動調(diào)節(jié)通過其熱量的面料。2019年2月8日的《Science》雜志公布了這項研究成果。當(dāng)外界環(huán)境條件溫暖、潮濕時，例如在夏天大量出汗時，該織物允許人體的熱量散出。當(dāng)外界環(huán)境條件變得涼爽、干燥時，織物則會幫助減少人體熱量的散發(fā)，起到保暖作用。
           研究人員用涂覆導(dǎo)電材料的功能紗線制作了這款面料。在炎熱、潮濕的條件下，紗線束會收緊并激活涂層，改變了織物與紅外輻射的相互作用方式。他們稱這種功能為紅外輻射的“門控”，通過這扇“門”的打開和閉合，可以調(diào)節(jié)傳輸?shù)臒崃?。這是首次以“動態(tài)門”的方式控制紅外輻射。
           制成該紗線的纖維由兩種不同的合成材料組成，一種吸水，另一種疏水。紗線表面涂有碳納米管涂層，該涂層是一種特殊的輕質(zhì)碳基導(dǎo)電材料。由于纖維材料既能吸水又能疏水，所以當(dāng)它暴露于潮濕環(huán)境（如出汗的人體周圍）時，纖維會彎曲變形，使紗線束收緊。這會使織物中的空隙變大，在促進熱量散出的同時，改變了涂層中碳納米管之間的電磁耦合。
           這是一種很容易理解的作用方式，可以想象成把兩根天線靠近來調(diào)節(jié)它們接收到的電磁波。同理，當(dāng)兩根纖維靠近時，它們之間的輻射作用就會發(fā)生變化。在服裝中，就體現(xiàn)為面料與人體散發(fā)的熱量相互作用。
           基于調(diào)節(jié)作用，該織物要么阻擋紅外輻射，要么允許紅外輻射通過。其反應(yīng)幾乎是瞬間產(chǎn)生，所以在人們意識到熱之前，衣服就已經(jīng)在自動調(diào)節(jié)降溫了。反之，動態(tài)門機制反向工作，則捕捉熱量，為人體保暖。
           這項研究首次證明了紡織品能夠調(diào)節(jié)其與環(huán)境之間的熱交換。據(jù)研究人員稱，用于該紡織品的纖維材料很容易獲得，而且在標(biāo)準(zhǔn)染色過程中很容易實現(xiàn)碳涂層的添加，因此，將這種“門控”現(xiàn)象應(yīng)用于功能紡織品的開發(fā)具有非常重要的意義。
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