在面料开发领域数十年的创新,未能生产出能够根据环境自动改变其绝缘性能的面料,例如让马拉松运动员在炎热的环境中保持凉爽,或让高山滑雪者在冬天保持温暖。
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现在,美国马里兰大学(University of Maryland, UMD)的研究人员首次用合成纱线设计了一种新型织物,这种织物的碳纳米管涂层可以在温度和湿度的作用下被激活。这种织物在温暖潮湿的条件下释放热量,在凉爽干燥的条件下捕获热量。
这种新面料是由UMD的物理学教授欧阳敏(Min Ouyang)和化学和生物化学教授王玉煌(YuHuang Wang)共同发明的,它可以让红外辐射(热)在温暖的环境下通过,并减少当环境变冷时散去的热量。科学日报报道.
这种织物是由涂有导电金属的特殊工程纱线制成的。
王教授说:“这是第一个让我们能够动态地对红外辐射进行门控的技术。”
该杂志报道了这一新的发展科学.
基纱是由两种不同合成材料制成的纤维制成的——一种吸收水分,另一种排斥水分。这些金属链上覆盖着碳纳米管,这是一种特殊的轻质碳基导电金属。因为纤维中的材料既能抵抗水分又能吸收水分,所以当纤维暴露在潮湿的环境中,比如汗湿的身体周围,就会弯曲。这种扭曲使纱线更紧密地结合在一起,这有两个作用:
- 首先,它打开了织物上的毛孔。这有一个很小的冷却效果,因为它允许热量外流。
- 第二,也是最重要的,它改变了涂层中碳纳米管之间的电磁耦合。
“你可以把这种耦合效应想象成无线电天线的弯曲,从而改变与之共振的波长或频率,”王说。“这是一种非常简单的思考方式,但想象一下把两个天线靠得很近,以调节它们接收到的电磁波的种类。当纤维拉近时,它们相互作用的辐射就会发生变化。在服装中,这意味着面料会与人体辐射的热量相互作用。”
在这种织物商业化之前还需要做更多的工作,但据研究人员称,用于基纤维的材料很容易获得,而且在标准的染色过程中很容易添加碳涂层。