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首个可以根据环境自动调温的含有碳纳米管涂层的织物诞生!

来源:广州宏武材料科技有限公司     发布时间:2019-02-13浏览量:

      几十年来,虽然高科技热性能面料一直处于不断创新中,它能使马拉松运动员保持凉爽或使登山者维持体温,但从未有一种材料能根据环境条件的变化而改变自身热性能。

      <Science>杂志2月9日报道,美国马里兰大学(University of Maryland)的研究人员发明了一种可以自动调节热量的织物——在温暖潮湿的环境下,例如身体出汗区域,织物允许红外辐射(热量)通过,从而有效散失热量。当天气变得凉爽干燥时,织物则会减少热量的散失。这种织物由涂有碳纳米管的特殊工程纱线制成。在湿热条件下,纱线会收缩并激活涂层,从而改变织物与红外辐射的相互作用方式。研究人员将织物的这种作用称为红外辐射的“门控”。这是第一项动态控制红外辐射的技术。


可以根据环境自动调温的含有碳纳米管涂层的织物


      新型织物的底纱是由两种不同的合成材料制成的纤维组成的,其中一种材料吸水,另一种材料防水。纱线表面由碳纳米管涂层所覆盖。由于纤维材料既疏水又吸水,当其暴露在潮湿环境中时,纤维就会出现翘曲现象。这种变形效果会使纱线更紧密地结合在一起,进而产生两种作用效果。首先,它会打开织物上的孔隙,使热量更容易散失,形成微弱的冷却效应。其次,它改变了涂层中碳纳米管之间的电磁耦合。

      这是一种非常简单的方式,可以想象一下把两个天线靠得很近来调节它们接收到的电磁波。当纤维靠得更近时,它们所受到的辐射就会发生变化。在服装中,这意味着面料与人体散发的热量相互作用。根据调节的不同,这种织物要么阻挡红外辐射,要么允许它通过。这种反应几乎是瞬间产生,所以在人们意识到变热之前,衣服就已经在给他们降温了。在另一方面,当一个物体冷却下来,动态门机制在反向工作,以捕捉热量。

      马里兰大学物理系欧阳敏(Min Ouyang)教授说:“人体是一个完美的散热器。纵观历史,调节人体温度的唯一方法似乎只有穿脱衣物。我们设计的新型织物是真正意义上的双向调节器。”德克萨斯大学(University of Texas)化学系教授Ray Baughman认为这项工作为调节衣物的舒适性提供了新思路。

  虽然这项研究距离商业化还比较遥远,但研究人员表示,新织物的两大优势不容小视:纤维材料很容易获得,而且能在标准染色过程中添加碳纳米管涂层。欧阳敏教授说:“我认为,能够将这种‘门控’现象应用到服装面料性能的改善工作中是一件令人非常兴奋的事情。”


原文链接:http://science.sciencemag.org/content/363/6427/619


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