新型涼爽塑料織物

曹兵/編譯

新型涼爽塑料織物

曹兵/編譯

● 研究者開發出了一種低成本的塑料材料，可以用于制成衣服，給穿戴者帶來涼爽，從而減少空調的使用，降低能量消耗。

斯坦福大學的工程師開發出了一種低成本有機材料，可以被紡織成纖維。比起我們現在所穿的天然或者合成纖維所制成的衣物，由這種纖維制成的衣物可以更加高效地給身體降溫并給生活在熱帶地區的人們帶來涼爽。

研究者在《科學》雜志介紹了他們的最新研究成果，這種新型的纖維可以成為生活在熱帶地區的人們的衣物基礎材料，最終可以減少甚至取代空調的使用。

“如果你可以給人們帶來涼爽，它不需要由我們所工作或生活在其中的建筑物來調節溫度，那么就可以節省大量的能源。”崔毅（音譯）說，他是斯坦福大學的材料科學和工程副教授，同時還是斯坦福線性加速器中心國家加速器實驗室的光子科學副教授。

這種新材料讓穿戴的人通過兩種方式排放熱量。比起穿上由棉纖維制成的衣物來，人們感到更加涼爽，大約低2.2℃。

這種材料可以讓穿戴者的汗液蒸發，從而達到涼爽的目的，某些普通材料也可以做到這一點。但是斯坦福大學開發的這種材料提供了第二種革命性的涼爽機制：可以讓穿戴者以紅外輻射方式排放的熱量穿透過這種塑料織物。

所有物體，包括我們的身體，都在以紅外輻射的方式排放熱量。紅外線是一種不可見的良性光線。毯子之所以能保持我們的身體溫暖，就是因為它可以阻止身體附近的紅外熱輻射排放流失。從我們身體周圍逃逸的熱輻射就是在夜視鏡下泄露我們行蹤的元兇。

高性能廚房包裝膜

為了研發他們的涼爽織物，斯坦福大學的研究者結合納米技術、光子學和化學，從而賦予了聚乙烯——一種透明的我們作為廚房包裝膜使用的塑料——一系列紡織物所需要的特性：熱輻射、空氣和水蒸氣可以通過，而對可見光不透明。

斯坦福大學的研究者以聚乙烯為原材料，經過一系列化學處理，從而得到了一種涼爽織物。

最簡單的特性是允許紅外輻射能夠穿過材料，因為這是普通聚乙烯食物包裝膜的特點。當然，廚房塑料不透水，透明可見，因此要想把它作為織物使用，還有許多工作要做。

斯坦福大學的研究者針對這些缺陷各個擊破，逐個解決。

首先，他們找到了另一種廣泛用于電池生產制作的聚乙烯材料，它有特殊的納米結構，對可見光不透明，卻可以讓紅外輻射通過，從而可以使身體更快地散熱。這樣研究者就獲得了基礎材料，它對可見光不透明，從而可以用來做衣服，但是讓熱量快速揮散，從而可以節省能源。

然后，他們使用良性化學品對這種工業聚乙烯材料進行改性處理，讓水蒸氣分子可以通過材料的納米微孔，從而讓這種塑料可以像天然纖維一樣呼吸，博士后學者和團隊成員許普春（音譯）介紹道。

制成衣服

經過這些處理后，研究者就獲得了單層材料，滿足涼爽織物的3個基礎標準。為了讓這種薄材料更像織物，他們構造了一種3層的織物，兩側2層是經過處理的聚乙烯層，中間插入棉纖維網格層以提升織物的強度和厚度。

為了比較這種3層結構的材料與相當厚度的傳統棉纖維紡織物的降溫能力，他們把這兩種材料分別放在與裸露皮膚相同溫度的表面上，然后測試它們阻止熱量揮發的能力。

“穿上任何衣物都可以限制熱量的揮發，讓我們的皮膚感覺更加溫暖，”范教授（研究團隊成員之一）說，“如果讓熱輻射盡快散去是我們唯一關注的問題，那么最好的解決方式就是不穿任何衣服。”

經過測試比較，覆蓋棉纖維織物的表面比覆蓋涼爽材料的表面要高2℃。研究者們認為：這樣的溫度差足以讓穿上這種新材料的人不需要再打開風扇或者空調。

研究者仍在多個方面對這種材料進行改進，例如增加更多的顏色選擇，改善其手感結構，讓它更加接近布料的質感。這種材料之前已經被大量生產，用于電池工業，因此將它改造成新產品就更加容易上手。

“如果你想生產紡織品，你必須可以大量且低廉地去生產這種材料。”崔教授說。

范教授認為這項研究對以后冷卻或加熱其他東西頗有指導意義，即可以調節材料的特性，使其能夠加速或者阻止紅外輻射的排放。

“現在回頭想想，我們所做的某些事情確實看起來很簡單，但是很少有人來真正潛心研究紡織物的輻射特性。”他說。

[資料來源：stanford.edu][責任編輯：遙 醒]

本文作者湯姆·阿貝特（Tom Abate）是北加利福尼亞科普作家學會會員、自由撰稿人。