冷暖兩用紡織品分析論文
無論天氣怎樣，你都可以無所畏懼，因為一種新型的、可兩面翻轉(zhuǎn)穿的服裝均能毫不費力使你的皮膚保持舒適。
這是美國斯坦福大學研究人員開發(fā)的冷暖轉(zhuǎn)換織物。美國家用能耗帶來的啟迪2017年11月美國期刊《科學進展》發(fā)表一篇論文，內(nèi)容是一位材料科學與工程學教授帶領(lǐng)一團隊，基于日常冰箱用保鮮膜相同的原理研發(fā)出一種冷暖雙面織物。作為冷暖服裝的用材，這種兩面紡織品可因氣候的變化改變正反兩面穿著，即可獲得暖涼不同的效應(yīng)。這個項目源于研發(fā)者對能源效率的興趣和他在納米材料方面的專業(yè)知識。他認為，人想要保持一定的溫度范圍，就需要適應(yīng)性空調(diào)化的冷暖系統(tǒng)。這要從美國的能源消耗談起。美國是能源消耗大國，這因此促發(fā)了業(yè)界的提問：讓衣服直接給個人提供冷氣和供暖不行嗎？在美國所耗能源中，13%是用于室內(nèi)溫控。但是當恒溫溫度每降1℃時，一棟建筑就能節(jié)省高達10%的供熱能源，反過來，制冷也同樣如此。這引發(fā)他們的想象。冰箱保鮮膜的原理我們的身體有很多辦法控制體溫。
當天氣變冷時，人體皮膚上的汗毛就會豎起捕捉溫暖的空氣；超越可忍受冷溫時，皮膚就起雞皮疙瘩，從而肌肉中輻射出更多熱量，以保暖；當天氣熱時，皮膚又會將熱量從體內(nèi)釋放出來，但若仍然很熱，人體就會流汗。水分從體內(nèi)蒸發(fā)出來帶走熱量。但機械式的功能只能起一定作用。當室溫超出身體承受的溫度時，人們就會伸手開暖氣或空調(diào)。實際上早在2016年，斯坦福研發(fā)團隊就宣布解決方案的第一步，即如何讓體熱透過織物釋放出去，使皮膚涼冷下來。雖然這種設(shè)計靈感源于透明的、不透水的廚房保鮮膜，但今天研發(fā)的全新材料卻是不透明的，透氣的，且保留了將熱量從身體釋放出來的能力。與棉花樣品相比，這類織物經(jīng)實驗室測試，能降低皮膚溫度2℃，這種所謂的“人造皮膚足以阻止人們開風扇或空調(diào)了。該團隊的第一種紡織品可為美國家庭節(jié)省20%~30%的能源預(yù)算。這是個了不起的成就”。
可轉(zhuǎn)換溫度的雙層織物那是個特別寒冷的冬天。
研究員帶著裝滿大衣的隨身包去美國明尼阿波利斯市參加會議時突發(fā)奇想，他能否制作一種衣服，它既能在溫暖會議室里穿，又能在寒冷的街道上穿呢？這個問題與其他研發(fā)人員提出的織物冷卻技術(shù)問題如出一轍：除了制造涼爽還能加熱嗎？研發(fā)人員意識到紡織品控制溫度需要雙向特性。于是他們把兩層具備釋熱和產(chǎn)熱兩種功能的材料重疊起來，然后又把它們置于冷卻的聚乙烯層間。一方面，這類涂層在聚乙烯層和皮膚間獲取熱量；另一方面，碳涂層在另一層聚乙烯上釋放熱量。當涂層向外釋熱時，這種材料就能在寒冷天吸收熱量并保持皮膚溫暖。當碳涂層向外穿時，這種材料可釋熱，這樣就能使穿戴者保持涼爽。研發(fā)專家的預(yù)測說，這種夾心材料的潛在舒適度提升范圍要大很多，甚至可提高10℃左右。正反兩面可使人體皮膚溫差達到或接近25℃。消費者穿這樣的紡織品，在寒冷氣候條件下，根本就不需要中央供暖。自身穿的衣服即能調(diào)節(jié)體溫，何樂而不為。
在理想狀況下，人要把紡織材料穿在身上，首先需要將其制成纖維編織結(jié)構(gòu)，而機織織物更結(jié)實，更有彈性，更舒適，看起來更具可比性，此外，織物還可多次洗滌。要實現(xiàn)這一步，專家借用了納米光子技術(shù)。他們認定這是個重大機遇。在他們看來，這項工作確實強調(diào)了將熱力工程概念與納米光子相結(jié)合，能創(chuàng)造新的節(jié)能模式，這實屬新型功能。該團隊的目標是創(chuàng)造一種制造簡單、實用的冷暖兩用紡織品，世界各地的消費者都可穿它并節(jié)省能源。
然而斯坦福研究人員并不因此罷休，他們希望，這類衣物具備醫(yī)療的功效，甚至是在織物上可印刷娛樂節(jié)目。創(chuàng)意是從突發(fā)奇想開始的，而要落實創(chuàng)意則需要大量合作。要研發(fā)這類冷暖兩用服裝，還任重道遠。毫無疑問，僅僅靠幾個研究人員是完成不了的，他們需要與其他相關(guān)紡織企業(yè)、熱學材料專業(yè)人士、設(shè)計專家等等展開合作。只有不畏艱險不斷進取，善于探索的研發(fā)者才能使其脫穎而出。
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