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《Science》公布第一款能自動調節溫度的面料

更新時間：2020-10-02 18:01:11 瀏覽量：87

           盡管人們在高科技功能性面料上進行了數十年的研究與創新，開發出多種吸濕透氣或者保暖面料應用于戶外運動服裝，但目前為止，還從未有通過響應環境變化而改變自身隔熱性能的材料出現。
           近日，美國馬里蘭大學的研究人員開發了一種可自動調節通過其熱量的面料。2019年2月8日的《Science》雜志公布了這項研究成果。當外界環境條件溫暖、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。當外界環境條件變得涼爽、干燥時，織物則會幫助減少人體熱量的散發，起到保暖作用。
           研究人員用涂覆導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，可以調節傳輸的熱量。這是首次以“動態門”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碳基導電材料。由于纖維材料既能吸水又能疏水，所以當它暴露于潮濕環境（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節它們接收到的電磁波。同理，當兩根纖維靠近時，它們之間的輻射作用就會發生變化。在服裝中，就體現為面料與人體散發的熱量相互作用。
           基于調節作用，該織物要么阻擋紅外輻射，要么允許紅外輻射通過。其反應幾乎是瞬間產生，所以在人們意識到熱之前，衣服就已經在自動調節降溫了。反之，動態門機制反向工作，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節其與環境之間的熱交換。據研究人員稱，用于該紡織品的纖維材料很容易獲得，而且在標準染色過程中很容易實現碳涂層的添加，因此，將這種“門控”現象應用于功能紡織品的開發具有非常重要的意義。
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