【集萃網(wǎng)觀察】
氣候變暖已經(jīng)成為全人類共同面臨的巨大挑戰(zhàn)。人們?cè)谏a(chǎn)和作業(yè)時(shí)往往會(huì)不可避免地暴露在高溫暴曬的室外環(huán)境，實(shí)現(xiàn)零能耗的戶外防護(hù)成為人們迫切的需求。如何高效率、低能耗地避免此類熱應(yīng)激對(duì)人體造成的傷害？近期發(fā)表于國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Science》雜志的論文中，華中科技大學(xué)陶光明團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)馬耀光教授團(tuán)隊(duì)、中國(guó)紡織科學(xué)研究院陶光明智能織物工作室等多家科研和產(chǎn)業(yè)單位進(jìn)行交叉學(xué)科聯(lián)合創(chuàng)新，顛覆傳統(tǒng)制冷理念，研發(fā)出了在陽(yáng)光直射的室外環(huán)境下具有顯著降溫效果的零能耗光學(xué)超材料制冷織物。據(jù)悉，該織物戶外暴曬環(huán)境下可為人體表面降溫近5℃，具有優(yōu)異的日間輻射制冷能力，對(duì)實(shí)現(xiàn)高效的戶外個(gè)人熱管理具有重要意義。
人體熱量從皮下組織傳導(dǎo)到皮膚，再通過(guò)衣物向周圍環(huán)境散發(fā)熱量，從而維持動(dòng)態(tài)熱平衡和相對(duì)穩(wěn)定的體溫。因此，通過(guò)衣物進(jìn)行個(gè)人熱管理是維持人體個(gè)性化熱舒適需求的有效方法。但是現(xiàn)有的降溫服裝存在降溫效果差、笨重不輕便、耗能高等問(wèn)題。因此近年來(lái)基于輻射熱調(diào)節(jié)的織物吸引了越來(lái)越多學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。由于人體紅外輻射范圍（7～14μm）與大氣透明窗口（8～13μm）重疊，人體的熱輻射可以直接通過(guò)大氣透明窗口向外太空進(jìn)行輻射制冷，從而實(shí)現(xiàn)零能耗的降溫。所以利用人體穿戴織物進(jìn)行輻射制冷可顯著提高人體熱舒適性能且不需要任何外部能量輸入，是傳統(tǒng)耗能熱管理技術(shù)極具潛力的替代及補(bǔ)充方案。
據(jù)了解，研究人員研發(fā)的這種智能制冷織物具有分級(jí)形態(tài)結(jié)構(gòu)。根據(jù)織物空間結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)、纖維內(nèi)部納米結(jié)構(gòu)，在不同的空間和尺度上進(jìn)行分級(jí)，形成了一種宏觀有序、微觀隨機(jī)的形態(tài)學(xué)分級(jí)體系。
研究人員將光電超材料技術(shù)與批量纖維制備技術(shù)相結(jié)合，選用綠色環(huán)保、生物可降解的聚乳酸（PLA）為纖維原料，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加工，獲得了均勻連續(xù)的超材料纖維。纖維強(qiáng)度可滿足縫紉機(jī)在商用面料上進(jìn)行任意文字和形狀的繡花。在此基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步利用紡紗織造技術(shù)和層壓技術(shù)，得到了在太陽(yáng)光波段具有92.4%反射率、在中紅外波段具有94.5%反射率的超材料織物。
另外，研究人員模擬人體測(cè)試發(fā)現(xiàn)，正午時(shí)間段超材料織物所覆蓋的模擬皮膚溫度相較于棉、氨綸、麻織物可降低5～7℃。
在對(duì)汽車模型的降溫測(cè)試中，覆蓋超材料制冷織物的汽車模型內(nèi)部溫度相比覆蓋車罩的汽車模型溫度差最高可達(dá)27℃，相較于無(wú)覆蓋的汽車模型溫度差最高可達(dá)30℃。
研究人員介紹，超材料織物價(jià)格與普通衣服相差不大，這也意味著，與目前價(jià)格較貴的液冷服、空冷服相比，超材料織物能使更多普通人享受到這一科技成果。該超材料織物還成功應(yīng)用于醫(yī)用防護(hù)口罩和醫(yī)用防護(hù)服，與傳統(tǒng)醫(yī)用防護(hù)材料相比，可實(shí)現(xiàn)戶外有效降溫。據(jù)悉，該超材料織物的生產(chǎn)對(duì)設(shè)備要求不高，具備零能耗、低成本、可產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)等特征，適合大規(guī)模推廣制備和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。(本文來(lái)自公開資料整理)
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