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    首個根據環境自動調溫的織物誕生

        近日消息,美國馬里蘭大學的研究人員創造了一種能夠自動調節通過其熱量的織物。當外界環境條件溫暖和潮濕時,例如在夏天出汗的情況下,織物允許紅外輻射(熱量)散出。當外界環境條件變得更涼爽和干燥時,織物會減少散發的熱量。2019年2月8日的《Science》雜志報道了這一研究。
        盡管技術人員在具有高科技熱性能的織物上進行了數十年的創新,可以使馬拉松運動員保持涼爽或使高山徒步旅行者保持溫暖,但截止到目前,還從未有過改變自身隔熱性能以響應環境變化的材料誕生。

     

     


        近日消息,美國馬里蘭大學的研究人員創造了一種能夠自動調節通過它的熱量的織物。當外界環境條件溫暖和潮濕時,例如在夏天出汗的情況下,織物允許紅外輻射(熱量)通過。當外界環境條件變得更涼爽和干燥時,織物會減少散發的熱量。2019年2月8日的“科學”雜志報道了這一研究。
        研究人員用涂有導電材料的特殊功能紗線制作了這種面料。在炎熱、潮濕的條件下,紗線束緊致并激活涂層,這改變了織物與紅外輻射相互作用的方式。他們將這種功能稱為紅外輻射的“門控”,通過這扇“門”的打開和閉合,可以調節傳輸或阻擋熱量。
        “這是第一次我們可以動態的控制材料的紅外輻射的技術,”馬里蘭大學化學和生物化學教授YuHuang Wang表示,他是指導該研究的論文作者之一。
        這種新紡織品的基礎紗線是由兩種不同的合成材料制成的纖維:一種吸水,另一種疏水。這些紗線表面涂有碳納米管涂層,這是一種特殊的輕質碳基導電材料。因為這種纖維材料既能吸水又能疏水,所以當它暴露于諸如出汗的人體周圍的濕氣時,纖維會彎曲,這種變形使得紗線更緊密地結合在一起,這有兩個作用:首先,打開織物中的毛孔,產生小的冷卻效果,因為它允許熱量散出。其次,最重要的一點,它改變了涂層中碳納米管之間的電磁耦合。可以把這種耦合效應想象成無線電天線的彎曲,從而改變與之共振的波長或頻率。

     


        這是一種非常簡單的方式,可以想象一下把兩個天線靠得很近來調節它們接收到的電磁波。當纖維靠得更近時,它們所受到的輻射就會發生變化。在服裝中,這意味著面料與人體散發的熱量相互作用。根據調節的不同,這種織物要么阻擋紅外輻射,要么允許它通過。這種反應幾乎是瞬間產生,所以在人們意識到變熱之前,衣服就已經在給他們降溫了。在另一方面,當一個物體冷卻下來,動態門機制在反向工作,以捕捉熱量。這篇論文的另一位通訊作者,UMD的物理學教授閔歐陽說:人體是一個完美的散熱器。縱觀歷史,調節散熱器的唯一方法就是脫掉或穿上衣服,但這種結構是真正的雙向調節器。根據《科學》的這篇論文,這是首次證明紡織品能夠調節與環境的熱交換。
        德克薩斯大學(University of Texas)化學教授雷·鮑曼(Ray Baughman)說:這項開拓性研究工作為調節舒適的衣服提供了一種令人興奮的新特性,紡織品會隨著汗液或溫度的升高而增加孔隙度,同時紡織品也會傳輸與體溫相關的紅外輻射。然而之前還沒有人找到一種方法來改變紡織品的孔隙度和紅外透明度,從而根據環境條件提供更多的舒適性。在這種織物商業化之前還需要做更多的工作,但據研究人員稱,用于基纖維的材料很容易獲得,而且在標準染色過程中很容易添加碳涂層。能夠將這種‘門控’現象應用到一種能夠改善服裝和其他面料功能的紡織品開發中,非常令人興奮。
        “我認為能夠將這種門控現象應用于能夠改善服裝和其他面料功能的紡織品的開發是非常令人興奮的,”歐陽說。
        文章信息:
        Dynamic gating of infrared radiation in a textile
        Science  08 Feb 2019:
        Vol. 363, Issue 6427, pp. 619-623
        DOI: 10.1126/science.aau1217

        來源:環球紡機

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