權(quán)威《科學(xué)》雜志重磅：首個(gè)可以根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)溫的織物誕生！
- 近日消息，美國馬里蘭大學(xué)的研究人員創(chuàng)造了一種能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)通過其熱量的織物。當(dāng)外界環(huán)境條件溫暖和潮濕時(shí)，例如在夏天出汗的情況下，織物允許紅外輻射（熱量）散出。當(dāng)外界環(huán)境條件變得更涼爽和干燥時(shí)，織物會(huì)減少散發(fā)的熱量。2019年2月8日的《Science》雜志報(bào)道了這一研究。
盡管技術(shù)人員在具有高科技熱性能的織物上進(jìn)行了數(shù)十年的創(chuàng)新，可以使馬拉松運(yùn)動(dòng)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(yīng)環(huán)境變化的材料誕生。
研究人員用涂有導(dǎo)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(diào)節(jié)傳輸或阻擋熱量。
“這是第一次我們可以動(dòng)態(tài)的控制材料的紅外輻射的技術(shù)，”馬里蘭大學(xué)化學(xué)和生物化學(xué)教授YuHuang Wang表示，他是指導(dǎo)該研究的論文作者之一。
德克薩斯大學(xué)(University of Texas)化學(xué)教授雷·鮑曼(Ray Baughman)說：這項(xiàng)開拓性研究工作為調(diào)節(jié)舒適的衣服提供了一種令人興奮的新特性，紡織品會(huì)隨著汗液或溫度的升高而增加孔隙度，同時(shí)紡織品也會(huì)傳輸與體溫相關(guān)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(jù)環(huán)境條件提供更多的舒適性。在這種織物商業(yè)化之前還需要做更多的工作，但據(jù)研究人員稱，用于基纖維的材料很容易獲得，而且在標(biāo)準(zhǔn)染色過程中很容易添加碳涂層。能夠?qū)⑦@種‘門控’現(xiàn)象應(yīng)用到一種能夠改善服裝和其他面料功能的紡織品開發(fā)中，非常令人興奮。
“我認(rèn)為能夠?qū)⑦@種門控現(xiàn)象應(yīng)用于能夠改善服裝和其他面料功能的紡織品的開發(fā)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
——延伸閱讀——
智能服裝終于找到突破口：石墨烯+智能化+大數(shù)據(jù)，千億級(jí)風(fēng)口！
在愛家科技的辦公室，稍不留神就會(huì)錯(cuò)過很多小機(jī)關(guān)：會(huì)議室墻上的畫和地上的毛毯竟是發(fā)熱的，屋子里居然不用再開熱暖風(fēng)。“它們都是用石墨烯做的，在通電情況下可以發(fā)熱！”愛家科技創(chuàng)始人陳利軍拍著身上的紅色羽絨服說。
來自北京的創(chuàng)業(yè)者正在顛覆石墨烯的應(yīng)用。愛家科技將研發(fā)定位在“輕應(yīng)用”領(lǐng)域，做起了石墨烯材料的智能服飾，最前沿的材料“黑科技”來到普通用戶生活中，邁進(jìn)了和消費(fèi)者息息相關(guān)的智能穿戴領(lǐng)域。
石墨烯衣服能發(fā)熱也能水洗
10月，愛家科技成為首家石墨烯輕應(yīng)用行業(yè)新三板掛牌企業(yè)，在石墨烯圈內(nèi)又“火”了一把。這個(gè)月內(nèi)，他們的辦公室經(jīng)常迎來慕名參觀的人們，大家最好奇的是“石墨烯怎么能做衣服”，陳利軍總是先“科普”起石墨烯這個(gè)近年大熱的詞。
陳利軍介紹說，石墨烯因其發(fā)現(xiàn)者在2010年獲得諾貝爾獎(jiǎng)，才被公眾廣泛熟知。它是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，“材料非常輕薄，只有0.3納米，堅(jiān)硬程度卻是鋼鐵的200倍，還具備導(dǎo)熱導(dǎo)電、結(jié)實(shí)和透明的特點(diǎn)，外號(hào)是 黑金 和 新材料之王 。”
愛家科技所做的，是把“高大上”的材料明星與紡織物結(jié)合起來，用物理和化學(xué)方式改變石墨烯內(nèi)部結(jié)構(gòu)、配比分散液、用漿料和纖維進(jìn)行織布……依托與其深度合作的石墨烯新材料研究中心，愛家科技在今年上半年終于研制出了“能穿”的石墨烯織物材料。
他拿起一件新衣進(jìn)行示。外觀上，石墨烯布料更加柔軟可彎曲，性能上可水洗，最重要的是它利用超強(qiáng)的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能作為智能服裝的發(fā)熱材料，并可為人體提供紅外理療功能。
“零下30攝氏度的氣溫時(shí)，穿再多的衣服其實(shí)也無濟(jì)于事，登山者、特種工人等群體需要可發(fā)熱的服飾，我們選擇從消費(fèi)能力較強(qiáng)的女性群體切入。”他說，愛家科技正在涉足垂直細(xì)分市場(chǎng)，針對(duì)女性用戶研發(fā)的石墨烯發(fā)熱暖宮產(chǎn)品Black T（意為“黑科技”）在前天剛剛上線，它以石墨烯作為發(fā)熱載體，5V安全電壓供電，通過手機(jī)APP就可進(jìn)行精確溫控。
大數(shù)據(jù)遇到新材料可變現(xiàn)
“石墨烯+智能化+大數(shù)據(jù)”，是陳利軍總結(jié)的創(chuàng)業(yè)模式。石墨烯板塊就是看得見、摸得到的產(chǎn)品，它們還能更“聰明”。
“我們把石墨烯壓力傳感器和心率傳感器應(yīng)用到服飾中，還可以采集人體的心率、血氧等健康數(shù)據(jù)。”陳利軍說，衣服和手機(jī)之間通過藍(lán)牙連接，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，消費(fèi)者無需佩戴其他智能穿戴產(chǎn)品，就能掌握自身的健康狀態(tài)。
一旦當(dāng)用戶量級(jí)達(dá)到一定規(guī)模，就能形成可變現(xiàn)的行業(yè)大數(shù)據(jù)了。企業(yè)可以了解消費(fèi)者的行為習(xí)慣和消費(fèi)需求，進(jìn)行更精準(zhǔn)的市場(chǎng)決策。通過大數(shù)據(jù)，服裝公司就會(huì)更了解其消費(fèi)者的穿戴習(xí)慣，可與用戶進(jìn)行互動(dòng)，例如當(dāng)用戶進(jìn)商場(chǎng)時(shí)就會(huì)收到商家的紅包，這樣的場(chǎng)景其實(shí)就完成了產(chǎn)業(yè)鏈的閉環(huán)。
不只是智能穿戴，石墨烯還有更多的應(yīng)用新場(chǎng)景，最應(yīng)景的當(dāng)屬采暖。“家里地板下鋪一層薄薄的石墨烯發(fā)熱膜，能達(dá)到自采暖的效果。現(xiàn)在南方很多城市冬天沒有暖氣，在南方的市場(chǎng)預(yù)計(jì)會(huì)更大。”陳利軍說。
或突破智能穿戴發(fā)展瓶頸
在電子科技圈，陳利軍小有名氣，他曾是愛國者最年輕的副總裁。偶然的機(jī)會(huì)，他接觸到了石墨烯行業(yè)。
“一種新材料對(duì)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的騰飛具有巨大推動(dòng)力，二戰(zhàn)后的日本就是借助硅實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)騰飛。”陳利軍說，石墨烯將會(huì)帶來一場(chǎng)新的技術(shù)革命，但重應(yīng)用領(lǐng)域需要投入大量人力、物力和財(cái)力，需要十年甚至二十年的研發(fā)周期。“開始想過做電池，但這不是一個(gè)輕體量公司能做的事兒，不過智能服裝這樣的輕應(yīng)用就能把石墨烯的優(yōu)質(zhì)性能快速綻放出來。”
做智能加熱服飾，正是源于陳利軍對(duì)智能穿戴市場(chǎng)和服裝業(yè)的判斷。第三方數(shù)據(jù)顯示，智能服裝被看作是最具發(fā)展?jié)摿Φ拈T類，2016年智能服裝預(yù)計(jì)將出貨2600萬件，成為出貨量最大的品種。
想法容易但做起來難，愛家科技自創(chuàng)始以來，頭三年做的事兒就是研發(fā)。陳利軍和團(tuán)隊(duì)科研人員整天泡在研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室，不斷進(jìn)行配比實(shí)驗(yàn)，歷經(jīng)了成百上千次的試錯(cuò)。三年后，核心技術(shù)終于研制成功，羽絨服、馬甲、護(hù)具、家紡等幾十款功能性服裝陸續(xù)量產(chǎn)，獲得了不錯(cuò)的市場(chǎng)反響。
“智能穿戴設(shè)備誕生四年了，不知不覺中已經(jīng)到了瓶頸期，在人體大數(shù)據(jù)提取方面并沒有預(yù)想中順利，增長(zhǎng)緩慢的服裝行業(yè)也正在尋找新的增長(zhǎng)點(diǎn)。”陳利軍說，從人們穿衣的生活剛需來考慮，智能服裝會(huì)成為最新的智能穿戴設(shè)備，或?qū)⒊蔀橄乱粋€(gè)風(fēng)口。
