曹兵/編譯

新型涼爽塑料織物

曹兵/編譯

● 研究者開(kāi)發(fā)出了一種低成本的塑料材料，可以用于制成衣服，給穿戴者帶來(lái)涼爽，從而減少空調(diào)的使用，降低能量消耗。

斯坦福大學(xué)的工程師開(kāi)發(fā)出了一種低成本有機(jī)材料，可以被紡織成纖維。比起我們現(xiàn)在所穿的天然或者合成纖維所制成的衣物，由這種纖維制成的衣物可以更加高效地給身體降溫并給生活在熱帶地區(qū)的人們帶來(lái)涼爽。

研究者在《科學(xué)》雜志介紹了他們的最新研究成果，這種新型的纖維可以成為生活在熱帶地區(qū)的人們的衣物基礎(chǔ)材料，最終可以減少甚至取代空調(diào)的使用。

“如果你可以給人們帶來(lái)涼爽，它不需要由我們所工作或生活在其中的建筑物來(lái)調(diào)節(jié)溫度，那么就可以節(jié)省大量的能源。”崔毅（音譯）說(shuō)，他是斯坦福大學(xué)的材料科學(xué)和工程副教授，同時(shí)還是斯坦福線性加速器中心國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的光子科學(xué)副教授。

這種新材料讓穿戴的人通過(guò)兩種方式排放熱量。比起穿上由棉纖維制成的衣物來(lái)，人們感到更加涼爽，大約低2.2℃。

這種材料可以讓穿戴者的汗液蒸發(fā)，從而達(dá)到?jīng)鏊哪康模承┢胀ú牧弦部梢宰龅竭@一點(diǎn)。但是斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)的這種材料提供了第二種革命性的涼爽機(jī)制：可以讓穿戴者以紅外輻射方式排放的熱量穿透過(guò)這種塑料織物。

所有物體，包括我們的身體，都在以紅外輻射的方式排放熱量。紅外線是一種不可見(jiàn)的良性光線。毯子之所以能保持我們的身體溫暖，就是因?yàn)樗梢宰柚股眢w附近的紅外熱輻射排放流失。從我們身體周?chē)右莸臒彷椛渚褪窃谝挂曠R下泄露我們行蹤的元兇。

高性能廚房包裝膜

為了研發(fā)他們的涼爽織物，斯坦福大學(xué)的研究者結(jié)合納米技術(shù)、光子學(xué)和化學(xué)，從而賦予了聚乙烯——一種透明的我們作為廚房包裝膜使用的塑料——一系列紡織物所需要的特性：熱輻射、空氣和水蒸氣可以通過(guò)，而對(duì)可見(jiàn)光不透明。

斯坦福大學(xué)的研究者以聚乙烯為原材料，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)處理，從而得到了一種涼爽織物。

最簡(jiǎn)單的特性是允許紅外輻射能夠穿過(guò)材料，因?yàn)檫@是普通聚乙烯食物包裝膜的特點(diǎn)。當(dāng)然，廚房塑料不透水，透明可見(jiàn)，因此要想把它作為織物使用，還有許多工作要做。

斯坦福大學(xué)的研究者針對(duì)這些缺陷各個(gè)擊破，逐個(gè)解決。

首先，他們找到了另一種廣泛用于電池生產(chǎn)制作的聚乙烯材料，它有特殊的納米結(jié)構(gòu)，對(duì)可見(jiàn)光不透明，卻可以讓紅外輻射通過(guò)，從而可以使身體更快地散熱。這樣研究者就獲得了基礎(chǔ)材料，它對(duì)可見(jiàn)光不透明，從而可以用來(lái)做衣服，但是讓熱量快速揮散，從而可以節(jié)省能源。

然后，他們使用良性化學(xué)品對(duì)這種工業(yè)聚乙烯材料進(jìn)行改性處理，讓水蒸氣分子可以通過(guò)材料的納米微孔，從而讓這種塑料可以像天然纖維一樣呼吸，博士后學(xué)者和團(tuán)隊(duì)成員許普春（音譯）介紹道。

制成衣服

經(jīng)過(guò)這些處理后，研究者就獲得了單層材料，滿(mǎn)足涼爽織物的3個(gè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。為了讓這種薄材料更像織物，他們構(gòu)造了一種3層的織物，兩側(cè)2層是經(jīng)過(guò)處理的聚乙烯層，中間插入棉纖維網(wǎng)格層以提升織物的強(qiáng)度和厚度。

為了比較這種3層結(jié)構(gòu)的材料與相當(dāng)厚度的傳統(tǒng)棉纖維紡織物的降溫能力，他們把這兩種材料分別放在與裸露皮膚相同溫度的表面上，然后測(cè)試它們阻止熱量揮發(fā)的能力。

“穿上任何衣物都可以限制熱量的揮發(fā)，讓我們的皮膚感覺(jué)更加溫暖，”范教授（研究團(tuán)隊(duì)成員之一）說(shuō)，“如果讓熱輻射盡快散去是我們唯一關(guān)注的問(wèn)題，那么最好的解決方式就是不穿任何衣服?！?/p>

經(jīng)過(guò)測(cè)試比較，覆蓋棉纖維織物的表面比覆蓋涼爽材料的表面要高2℃。研究者們認(rèn)為：這樣的溫度差足以讓穿上這種新材料的人不需要再打開(kāi)風(fēng)扇或者空調(diào)。

研究者仍在多個(gè)方面對(duì)這種材料進(jìn)行改進(jìn)，例如增加更多的顏色選擇，改善其手感結(jié)構(gòu)，讓它更加接近布料的質(zhì)感。這種材料之前已經(jīng)被大量生產(chǎn)，用于電池工業(yè)，因此將它改造成新產(chǎn)品就更加容易上手。

“如果你想生產(chǎn)紡織品，你必須可以大量且低廉地去生產(chǎn)這種材料?！贝藿淌谡f(shuō)。

范教授認(rèn)為這項(xiàng)研究對(duì)以后冷卻或加熱其他東西頗有指導(dǎo)意義，即可以調(diào)節(jié)材料的特性，使其能夠加速或者阻止紅外輻射的排放。

“現(xiàn)在回頭想想，我們所做的某些事情確實(shí)看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是很少有人來(lái)真正潛心研究紡織物的輻射特性?！彼f(shuō)。

[資料來(lái)源：stanford.edu][責(zé)任編輯：遙 醒]

本文作者湯姆·阿貝特（Tom Abate）是北加利福尼亞科普作家學(xué)會(huì)會(huì)員、自由撰稿人。