新型納米雙面織品，讓你的身體可暖可涼爽

（左圖）低發射率層鍍銅納米多孔聚乙烯的圖像；（右圖）銅塗層的掃描電子顯微鏡圖像，相對於中紅外圖像的表面，其光學表面平滑。

（左圖）高發射率層的碳塗層納米多孔聚乙烯的圖像；（右圖）碳塗層的掃描電子顯微鏡圖像，顯示其粗糙和多孔結構，這有利於增加發射率。[圖片來源：Hsu等，Sci. Adv. 3 (2017)e1700895。]

圖為兩層塗覆納米多孔聚乙烯面

對面夾在一起，以創建「雙模式」紡織品。

據斯坦福大學研究人員介紹，一種新型紡織品以納米多孔聚乙烯為原料，不需要任何能量供應，就可以讓人感覺溫暖或涼爽。

保持恆定的體溫是幸福生活的最基本要求。因而服裝至關重要，但其只能遵循波動條件在有限的溫度範圍內保暖。相比之下，可以通過使用具有不同發射率、透射率和反射率的材料積極地管控身體散發的熱量，從而實現人體熱量的管理。

現在研究人員已經將這個輻射熱管理的概念更進一步深化，創建了一種「雙模」紡織品，既可以保暖，也可以涼爽。這種紡織品由兩層發射層組成，黑色的一層是高度多孔的9μm厚的碳層；另一層是光滑的、有光澤的150nm厚的銅層，嵌入紅外透明納米聚乙烯薄膜中。其中每個發射層分別製造，然後再面對面夾在一起。

如果高輻射率的碳層朝外，則紡織品促進輻射傳熱而產生冷卻效果。如果溫度降低，則將織物翻過來，使得碳層向里緊挨著身體，而低輻射率銅層朝外，將紡織品切換成加熱模式。研究人員證實，雙面織品可以使人的體表溫度產生6.5度的差異。

「這意味著使用者可以將熱舒適區擴大6.5度，並適應更寬廣的環境溫度波動範圍。」負責此項研究的崔屹解釋說。

根據數據擬合的結果，研究人員預測，使用輻射率差異更明顯的材料可以產生高達14.7度的熱舒適區。

崔屹指出：「雙模紡織品同普通紡織品一樣柔軟，可水洗、透氣、耐水性好。」

研究人員認為，這種雙模輻射紡織品是一個重大突破。雖然並不乏其他以太陽能吸收或擋風為基礎的雙模式紡織品，但崔屹認為他們的報告是首例輻射雙模紡織品。

他說：「日後，穿這種紡織品必將使我們的生活更輕鬆、更舒適。出門旅行或天氣變化時，我們再也不需要攜帶大量的衣服了。」

更重要的是，這種先進的紡織品可以防止極端溫度變化的影響，也減少因此而引發的呼吸道感染和心臟驟停，並減少用來維持恆定的室內溫度所需的能量。

該團隊正在研究納米聚乙烯纖維，這種纖維可以編織成與棉花和聚酯更相似的紡織品。當然，如二氧化硅和鋁之類的其他材料也在不斷的探索中。

崔教授說：「我們將增加紡織品的功能，使其具有更多的功能。現在該織品已經具備了熱調節功能，接下來我們可以在纖維和紡織品中添加有源電子設備和感測器，設計創造下一代智能布料。」

香港理工大學的鄭子健認為，這項工作為熱管理技術提供了全新的選擇。

他評論說：「之前也曾有報道說明如何使用熱輻射織物來製冷或加熱。但這項工作表明，通過使用不對稱改性的納米聚乙烯(PE)薄膜，可以同時獲得兩種功能，而且通過簡單地翻轉織物就能在它們之間進行選擇。」

然而，從實際問題入手的話，這種技術的應用依然存在挑戰。其中穿戴者的舒適感，以及如何將該技術其他衣服一起使用依然是關鍵所在。

鄭子健總結道：「熱模型會有所不同，可能會非常複雜，但我認為這將是非常有意義的研究。」

目前該文章已發表在Nano Today雜誌上。

原文來自materialstoday，原文題目為Reversible textile keeps body warm and cool，由材料科技在線團隊翻譯整理

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