科學(xué)家開發(fā)出“空調(diào)型”智能服裝

科學(xué)家開發(fā)出“空調(diào)型”智能服裝

想象一下，一件衣服能夠讓你的身體保持在一個(gè)舒適的溫度上，無論它實(shí)際上是冷還是熱。這就是加州大學(xué)圣地亞哥分校一個(gè)工程項(xiàng)目要達(dá)到的目標(biāo)，這個(gè)項(xiàng)目獲得了美國(guó)能源部高級(jí)研究計(jì)劃局260萬美元的資助。穿上這種智能服裝能夠降低建筑和住宅的供暖和空調(diào)費(fèi)用。

這個(gè)項(xiàng)目的名稱是ATTACH（自主冷卻和加熱的自適應(yīng)紡織技術(shù)），是在加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程專業(yè)特聘教授約瑟夫 王領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行的。

通過調(diào)節(jié)一個(gè)人附近，而不是整間房子的溫度，智能服裝至少能夠削減建筑物和家庭能源消耗量的15%，王指出。

“當(dāng)只有一兩個(gè)人在一個(gè)大房子里面的時(shí)候，加熱或冷卻整個(gè)房間很不劃算，”王說。“如果你能進(jìn)行局部加熱或冷卻，就好像你在車?yán)铮患訜崞囎味皇翘岣哕噧?nèi)溫度，你就可以節(jié)省大量的能源。”

智能服裝通過適應(yīng)房間里溫度的變化，設(shè)計(jì)成調(diào)節(jié)穿著者的體感溫度，讓溫度保持在93° F。當(dāng)房間溫度變冷時(shí)，服裝會(huì)變厚。當(dāng)房間溫度升高時(shí)，服裝會(huì)變薄。要完成這一非凡業(yè)績(jī)，研究人員將在智能服裝里插入冷漲熱縮的聚合物。

“不管周圍的溫度升高還是降低，用戶不需要調(diào)節(jié)溫控器也會(huì)始終感覺如沐春風(fēng)，”王說。

“93° F對(duì)大多數(shù)人來說都是舒適的皮膚溫度，” Renkun Chen補(bǔ)充到，他是加州大學(xué)圣地亞哥分校機(jī)械和航空航天工程助理教授，也是這個(gè)項(xiàng)目的合作者。

Chen對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的貢獻(xiàn)是，開發(fā)了被稱為熱電材料的冷卻和加熱的輔助裝置，這個(gè)設(shè)備是可以打印的，而且可以植入到智能服裝的特定位置。熱電材料能夠調(diào)節(jié)“熱點(diǎn)”，如背部和腳底等部位的溫度，當(dāng)一個(gè)人比較活躍時(shí)，這些部位的溫度比身體其它部位要高。

“這就好像是一個(gè)個(gè)性化的空調(diào)或加熱器，”Chen說。

“隨著智能服裝的出現(xiàn)，你就不需要在冬季把房間弄得好像夏天一樣熱，在夏天把房間溫度降低的和冬天一樣涼快。智能服裝意味著降低了能源的消耗。而且，不管溫差有多大，你仍然會(huì)感到舒適，” Chen說。

研究人員還設(shè)計(jì)了自主供能的智能服裝。這個(gè)服裝包括能夠給熱電材料供能的可充電電池，以及能夠從人體汗液中獲得電力的生物燃料電池。此外，所有的配件 ——電池，熱電材料和生物電池，都可以利用Wang的實(shí)驗(yàn)室中開發(fā)的可打印穿戴設(shè)備技術(shù)進(jìn)行打印。這些配件也非常薄，具有伸縮性和靈活性，確保智能服裝不顯得笨重。

“我們的目標(biāo)是制造外觀和感覺都與人們?nèi)粘Ｒ路粯拥闹悄芊b。它可以洗滌，伸縮，彎曲，而且重量輕。我們也希望讓智能服裝具有吸引力，穿著更時(shí)尚，”王說。

在價(jià)格方面，研究團(tuán)隊(duì)還沒有確定智能服裝的成本。這要取決于生產(chǎn)規(guī)模，但是Wang實(shí)驗(yàn)室的打印技術(shù)可以低成本地生產(chǎn)配件。降低成本是一個(gè)主要目標(biāo)，研究人員說。