堪比「裸奔」 斯坦福大學開發出最涼爽的新型面料

美國斯坦福大學崔屹（Yi Cui）團隊開發了一種新型面料，具有比目前所有天然或合成織物更有效的散熱特性。這項工作 9 月 2 日發表於《科學》（Science）雜誌，研究者稱這種新型面料若用於服飾加工，炎熱天氣里即便沒有空調，穿著者也會覺得涼爽舒適。

所有的物體，包括我們的身體，都在以紅外輻射的方式向外界散熱。紅外是一種肉眼看不見的長波光，夜視鏡能夠在黑暗中看到人像，正是能捕捉到這種紅外輻射。

我們都知道，衣物之所以保暖是因為將人體輻射的熱量限制在身體的周圍。所以，穿任何衣物都會限制身體熱量的散失。雖然什麼也不穿是最佳的散熱方式，但我們總不能「裸奔」吧，所以炎炎夏日最佳選擇就是散熱性好的衣物。

當前市場上也有一些面料宣稱可以通過有效增加汗液蒸發來降低體表溫度，而新型散熱材料可不僅僅如此。新散熱材料多加了一條前所未有的散熱機制：通過將更多的人體紅外輻射散發出去來促進人體散熱。

斯坦福大學電子工程學院專門從事光子學研究的范汕洄（Shanhui Fan）教授說：「當我們坐在辦公室的時候，人體 40% 到 60% 的熱量都是以紅外輻射的方式發散。但是，目前很少有人研究如何設計紡織物的熱輻射透過特性。」

這種新型散熱材料類似於我們日常廚房用保鮮膜——聚乙烯塑料。聚乙烯材料有一個重要的特性，即允許紅外輻射透過，然而卻不透水、不透氣，並且是透明的，根本無法用來作為服裝材料。斯坦福大學研究人員綜合運用了納米科技、光子學和化學技術來改進聚乙烯材料，賦予其一系列能用於散熱織物的特性：允許熱輻射透過，透氣透水，可見光下不透明。

研究者對這些壁壘各個擊破。

自左向右依次為普通織物、納米孔聚乙烯、普通聚乙烯。圖片來源：Science, 2016. 353(6303): p. 1019-1023.

首先，研究者找到一種常用於電池製造的聚乙烯材料變體，這種材料具有特殊的納米結構，在可見光不透明並且允許紅外輻射透過。接下來，研究者利用無害的化學方法對這些工業聚乙烯材料進行透水性處理，使得水蒸氣分子能夠通過納米孔蒸發掉，就像天然纖維一樣透氣。

至此，改進的材料滿足以上的三個條件：允許熱輻射透過，透氣透水，可見光下不透明。

納米多孔聚乙烯材料折射可見光並允許紅外熱輻射穿過。圖片來源：美國科學促進會（AAAS）

為了使這種散熱材料更像紡織材料，研究人員設計了具有一定強度和厚度的三層面料結構：兩層改進聚乙烯，中間由棉網隔開。研究者測試了這種三層散熱材料相比於厚度相當的棉質織物的散熱特性，對比結果顯示：新型降溫材料比棉質織物具有更好的散熱特性，體感溫度能夠降低 3.6°。

想像一下，有了這種散熱材料穿在身上降溫，人們可能就不用藉助於電扇或者空調，這將節省很多能源。

研究人員稱，新型散熱材料開闢了被動製冷或加熱技術研究的新途徑：不利用外部能源，通過調控材料的紅外輻射穿透性來達到目的。當然，要讓新型散熱面料更像服裝面料，還需要更多工作，比如添加更多的顏色、紋理等。

或許不久的將來，人們就可以穿上即新潮又涼爽的 「空調衣服」來應對炎炎夏日了。

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