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▲  近日消息，美國(guó)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。 近日消息，美國(guó)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)通過它的熱量的織物。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）通過。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“科學(xué)”雜志報(bào)道了這一研究。 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。 這種新紡織品的基礎(chǔ)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(zhì)碳基導(dǎo)電材料。因?yàn)檫@種纖維材料既能吸水又能疏水，所以當(dāng)它暴露于諸如出汗的人體周圍的濕氣時(shí)，纖維會(huì)彎曲，這種變形使得紗線更緊密地結(jié)合在一起，這有兩個(gè)作用：首先，打開織物中的毛孔，產(chǎn)生小的冷卻效果，因?yàn)樗试S熱量散出。其次，最重要的一點(diǎn)，它改變了涂層中碳納米管之間的電磁耦合?？梢园堰@種耦合效應(yīng)想象成無線電天線的彎曲，從而改變與之共振的波長(zhǎng)或頻率。 這是一種非常簡(jiǎn)單的方式，可以想象一下把兩個(gè)天線靠得很近來調(diào)節(jié)它們接收到的電磁波。當(dāng)纖維靠得更近時(shí)，它們所受到的輻射就會(huì)發(fā)生變化。在服裝中，這意味著面料與人體散發(fā)的熱量相互作用。根據(jù)調(diào)節(jié)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(yīng)幾乎是瞬間產(chǎn)生，所以在人們意識(shí)到變熱之前，衣服就已經(jīng)在給他們降溫了。在另一方面，當(dāng)一個(gè)物體冷卻下來，動(dòng)態(tài)門機(jī)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(xué)教授閔歐陽說：人體是一個(gè)完美的散熱器?？v觀歷史，調(diào)節(jié)散熱器的唯一方法就是脫掉或穿上衣服，但這種結(jié)構(gòu)是真正的雙向調(diào)節(jié)器。根據(jù)《科學(xué)》的這篇論文，這是首次證明紡織品能夠調(diào)節(jié)與環(huán)境的熱交換。 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: 資料來源：石墨烯資訊編輯整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處 |
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