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【新豪天地登录网址】一丝不挂,颜色深不一定

时间:2019-08-16 22:42来源:科学研究
科学家发明了一种面料,能让穿着者感到异常凉爽,几乎等同于一丝不挂所带来的感受。相关成果近日发表于《科学》杂志。美国斯坦福大学研究人员开发出一种新材料,它基于塑料纺

新豪天地登录网址 1 科学家发明了一种面料,能让穿着者感到异常凉爽,几乎等同于一丝不挂所带来的感受。相关成果近日发表于《科学》杂志。 美国斯坦福大学研究人员开发出一种新材料,它基于塑料纺织,成本低廉,如果用它做衣服,能比现在的天然织物或化纤织物更有效地给身体降温。这种新材料由一种叫聚乙烯的普通塑料制成,它薄薄一层,布满纳米尺寸大小的孔,直径从50到1000纳米不等。 研究人员称,这个直径范围涵盖了可见光波长的范围,因此它会让可见光发生明显的散射,这使得材料变得不透明,而且也减少了外界光照的升温作用,让红外辐射和空气得以释放。他们还用聚多巴胺涂层对材料进行了亲水性处理,以便能更好地排出汗水。而棉线网布的加入,也使得织物变得更耐用。 与此同时,这种明亮的白色织物可以强力反射可见光,防止其给人体加热。研究人员表示:“这一面料,有望为人们带来在炎热天气不需空调而保持凉爽的‘空调衣’。”接下来,研究人员还计划改进这种材料的舒适度,并让它们变得足够经济。

美国斯坦福大学研究人员开发出一种新型面料,具有比目前所有的天然或合成织物更好的散热效果。他们在《科学》杂志上撰文称,在夏日里穿着这种织物做的衣服,即使在没有空调的环境中,一样会感觉凉爽舒适。 当前市场上也有一些面料,可以有效地让汗液蒸发来降低体感温度。而新面料运用了完全不同的冷却机制:通过减小红外辐射障碍来促进身体散热。 这种新型面料有些类似我们日常所用的厨房用聚乙烯塑料。厨房用塑料有一个重要属性,即允许红外辐射穿过,但它不透水,又透明,根本不能用来做衣服。斯坦福大学研究人员综合运用了纳米技术、光子学技术和化学技术,来弥补聚乙烯的这些不足。 他们找到一种常用于电池制造的聚乙烯材料,其具有特殊的纳米结构,在可见光下不透明,但不能阻挡红外辐射。然后,研究人员用一种无害的化学物质使其具有透水性,让水蒸气分子能通过材料的纳米孔。这样,改良后的新材料就具备了作为服装面料的三个基本条件:可见光下不透明,透水透气,允许热辐射穿过。 为了使这种轻薄材料更像服装面料,研究人员设计了具有一定强度和厚度的三层面料结构:两层聚乙烯,中间由棉网隔开。 研究人员指出,所有物体,包括人的身体,都是以红外辐射的形式散热,衣服会限制身体热量的排放,使皮肤感到更温暖,因此,具有散热功能的衣服是炎炎夏日里的着衣*。新型面料与相同厚度的棉布对比,具有更好的散热性能:穿着新型面料制作的衣服,会比穿着棉布衣服的体感温度低两摄氏度。 研究人员称,新研究开辟了制冷或加热技术研究的新途径:不利用外部能源,通过改变材料的红外辐射穿透性达到目的。而要让新型面料更像服装面料,还需要更多工作,比如添加更多的颜色、纹理。或许不久的将来,人们就可以穿上又酷又爽的空调式衣服来度过炎炎夏日了。

美国斯坦福大学研究人员开发出一种新型面料,具有比目前所有的天然或合成织物更好的散热效果。他们在《科学》杂志上撰文称,在夏日里穿着这种织物做的衣服,即使在没有空调的环境中,一样会感觉凉爽舒适。

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当前市场上也有一些面料,可以有效地让汗液蒸发来降低体感温度。而新面料运用了完全不同的冷却机制:通过减小红外辐射障碍来促进身体散热。

通过调整聚乙烯的外观和热性能,可制造出具有良好散热能力的彩色薄膜。

这种新型面料有些类似我们日常所用的厨房用聚乙烯塑料。厨房用塑料有一个重要属性,即允许红外辐射穿过,但它不透水,又透明,根本不能用来做衣服。斯坦福大学研究人员综合运用了纳米技术、光子学技术和化学技术,来弥补聚乙烯的这些不足。

材料的颜色通常会告诉你它是如何处理热量的。在炎炎夏日里穿一件深色衬衫会让你汗如雨下。类似的,玻璃窗户越透明,它的散热效果越好。材料对可见光和红外辐射的反应之间有密切的联系。eurekalert.org网站4月2日报道,美国麻省理工学院的研究人员制造了一种坚韧的、类组织聚合物材料。该材料的颜色和热性能等可以相对独立地进行调整。例如,黑色薄膜样品可以反射热量,使被覆盖物保持凉爽。他们还制造了一系列各种颜色的薄膜,每种薄膜都能反射或吸收红外辐射,并使其与可见光的反应无关。

他们找到一种常用于电池制造的聚乙烯材料,其具有特殊的纳米结构,在可见光下不透明,但不能阻挡红外辐射。然后,研究人员用一种无害的化学物质使其具有透水性,让水蒸气分子能通过材料的纳米孔。这样,改良后的新材料就具备了作为服装面料的三个基本条件:可见光下不透明,透水透气,允许热辐射穿过。

研究人员通过调整新材料的颜色和热性能,可使其适应广泛的应用要求。如彩色的热反射建筑外墙和屋顶、太阳能电池的吸光和散热板,以及功能性服装和帐篷等。MIT机械工程系研究人员Svetlana Boriskina说:“有了我们的材料,产品外观可以看起来更加鲜艳。人们无需担心颜色对建筑、窗户或衣服的热平衡有影响了。”Boriskina、Luis Marcelo Lozano和Gang Chen等在《光学材料快报》杂志中报道了这种新材料。

为了使这种轻薄材料更像服装面料,研究人员设计了具有一定强度和厚度的三层面料结构:两层聚乙烯,中间由棉网隔开。

Boriskina的研究灵感源于彩绘玻璃。几个世纪以来,工程师们通过在玻璃中添加金属或天然色素,制造了五彩斑斓的彩绘玻璃。Boriskina说:“尽管玻璃可以提供良好的视觉透明度,但它体积庞大、灵活性差、易碎且不散热,不适合用于可穿戴应用。”Boriskina认为,虽然调整玻璃的颜色相对简单,但调整其对热量的反应却很难。例如,彩色玻璃在受到特定方向的阳光照射时会产生热区。它很难消散,并且容易对玻璃本身造成破坏。与此类似,塑料也可以被设计成任何颜色的材料,但由于大部分塑料都是吸热和绝缘的,无法反射热量。

研究人员指出,所有物体,包括人的身体,都是以红外辐射的形式散热,衣服会限制身体热量的排放,使皮肤感到更温暖,因此,具有散热功能的衣服是炎炎夏日里的着衣首选。新型面料与相同厚度的棉布对比,具有更好的散热性能:穿着新型面料制作的衣服,会比穿着棉布衣服的体感温度低两摄氏度。

在过去的几年中,Chen的实验室一直在研究如何使用柔性、轻质的聚合物材料来传导热量。他们发现,通过拉伸聚乙烯等聚合物,改变其内部结构,可以改变导热性能。Boriskina认为这项技术不仅可以用于制造聚合物电子产品,还能用于建筑和服装。她采用了这项技术,并为其“赋予”了色彩。她说:“开发一种复合功能材料的难度很高。我们在属性之间取得了平衡性。”

研究人员称,新研究开辟了制冷或加热技术研究的新途径:不利用外部能源,通过改变材料的红外辐射穿透性达到目的。而要让新型面料更像服装面料,还需要更多工作,比如添加更多的颜色、纹理。或许不久的将来,人们就可以穿上又酷又爽的空调式衣服来度过炎炎夏日了。

为了使聚合物薄膜具备颜色,Boriskina等向聚乙烯中加入了特定的纳米颗粒或工业染料,然后利用加热拉伸使材料具备柔韧性和透明性。接着,研究人员在太阳模拟器下测试了薄膜的性能。他们发现,薄膜拉伸得越长,能散发的热量越多。平行的聚合物长链为热量传输提供了通道,有效避免了热区的形成。

在确定了拉伸程度对材料性能的影响后,Boriskina还计划发起一个网站,为研究人员提供基于材料尺寸和内部结构的颜色和热性能算法。

除薄膜材料外,Boriskina等还在研究含纳米颗粒的聚乙烯线的制造。这种线可以用于纺织轻质服装,起到隔热、降温的作用。Boriskina说:“我们正在尝试将聚乙烯做成纤维和织物。聚乙烯的产量高达数十亿吨,并且可以回收利用。因此我认为聚乙烯纤维的工业化不存在重大障碍。”

科界原创

编译:雷鑫宇

审稿:三水

编辑:科学研究 本文来源:【新豪天地登录网址】一丝不挂,颜色深不一定

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