【科学家发明了一种新织物穿上就能自动降温】科学家在《科学》(Science)杂

丹亦科普合 2024-06-28 15:20:29

【科学家发明了一种新织物 穿上就能自动降温】

科学家在《科学》(Science)杂志上发表了一篇关于新型辐射冷却织物的文章,有望提高人们在高温天气下的身体舒适度,降低城市热岛效应对人体的影响。

这种辐射冷却织物是如何做到降温的?

研究者制备的中红外光谱选择性分层纺织品(SSHF)由三层组成,分别是聚甲基戊烯(PMP)纳米-微米混合纤维层、银纳米线(AgNWs)层和羊毛织物层。

其中,表面的聚甲基戊烯(PMP)纳米-微米混合纤维层具有较宽的尺寸分布和特有的化学键,可以实现大气透射窗(ATW)光谱范围内高的吸收率。大气透射窗(ATM)是指太阳辐射光通过大气层时透射能力很强的波段范围,该部分光可以直达地表,对地表温度的升高有着很大的作用。

中间的银纳米线层在整个中红外区域具有高反射率,可以有效防止城市基础设施的红外线传递到人体,降低城市基础设施的热辐射对人体的影响。

底部的羊毛织物则可以通过纺织品和皮肤之间的空气间隙吸收人体皮肤的热辐射,并通过银纳米线层进一步将热量传导到顶部的 PMP 织物,从而实现热量从人体表面传递到大气中达到冷却的效果。

科学家发明了一种新织物 穿上就能自动降温

中红外光谱选择性分层纺织品的结构和可穿戴性能 a.纺织品的结构;b.纺织品在室外环境中的辐射换热示意图;c.不同材料的中红外发射率;d.羊毛织物对人体热辐射吸收的影响;e-i.可穿戴性研究结果(图片来源:参考文献1)

实验结果表明,该研究制备的中红外光谱选择性分层纺织品(SSHF)在 1010 W/m? 的峰值太阳强度下,可以将温度显著降低约 6.2℃,这归因于该纺织品能够有效地将热量释放到外界,同时选择性地阻挡来自地面的热辐射。

在模拟城市环境的实验中,中红外光谱选择性分层纺织品(SSHF)在白天和夜间分别比传统设计的辐射冷却品低 2.3°C 和 0.2°C 。

该冷却纺织品的多孔结构还可以提供良好的透气性,促进了人体汗液的自然扩散,避免了闷热给人体带来的不适。

此外,该冷却纺织品表现出较强的疏水性和较强的机械性能,在保证自身清洁的同时还能达到高耐用性,符合可穿戴性衣物的要求。

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