翻個(gè)面就能散熱或御寒的智能布料

11月11日，《Science Advances》期刊發(fā)表了美國(guó)斯坦福大學(xué)崔屹團(tuán)隊(duì)的最新研究成果。在納米多孔聚乙烯材料中嵌入雙層發(fā)射極后，形成的織物可以在不需要電線(xiàn)、外來(lái)電源的情況下，具有降溫和保暖兩檔功能，且切換功能時(shí)僅需調(diào)整織物的正反面。這將拓寬人們對(duì)環(huán)境溫度的舒適范疇，增強(qiáng)皮膚對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。

保持穩(wěn)定的體溫是生理功能的重要基礎(chǔ)。在冬天和夏天，人們除了通過(guò)增減衣物，改變身體與環(huán)境之間的熱交換之外，只能通過(guò)開(kāi)空調(diào)等改變環(huán)境溫度的方式來(lái)讓體溫保持在正常水平。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球13%的能源消耗是在空調(diào)上。

碳能很好地吸收中紅外輻射，是理想的高發(fā)射率材料。相反金屬會(huì)對(duì)中紅外輻射進(jìn)行反射，是合適的低發(fā)射率材料。故研究人員分別選擇了碳和銅作為兩層發(fā)射極涂層的材料。以碳為材料的高發(fā)射率層、以銅為材料的低發(fā)射率層分別放于一層納米多孔聚乙烯之上。隨后，研究人員將兩層發(fā)射極層疊放在一起，形成納米多孔聚乙烯-高發(fā)射率層-低發(fā)射率層-納米多孔聚乙烯的結(jié)構(gòu)。但靠近發(fā)射極層的納米多孔聚乙烯厚薄不同，碳發(fā)射極一側(cè)的厚度為24微米，銅發(fā)射極一側(cè)的厚度為12微米。新材料的結(jié)構(gòu)，如圖所示，自上而下分別為24微米的納米多孔聚乙烯，9微米的碳，0.15微米的銅，12微米的納米多孔聚乙烯。

通過(guò)人工皮膚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)，在裸露的情況下，皮膚溫度為31攝氏度。蓋上商店里普通運(yùn)動(dòng)衫的布料時(shí)，人工皮膚的溫度升為36.9攝氏度。在新材料降溫模式，即將靠近碳發(fā)射極的一面朝外時(shí)，人工皮膚的溫度下降為33.8攝氏度；在新材料保溫模式，即將織物翻個(gè)面，以靠近銅發(fā)射極的一面朝外時(shí)，人工皮膚的溫度回升到40.3攝氏度。也就是在無(wú)需其它幫助下，這款新材料可調(diào)控6.5攝氏度的體溫波動(dòng)。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這種材料之所以能兼?zhèn)鋬煞N截然不同的功能，不依賴(lài)于材料發(fā)射率的絕對(duì)值，而在于發(fā)射率的差值。只有銅發(fā)射極或只有碳發(fā)射極的織物沒(méi)有如此好的溫度調(diào)控能力。通過(guò)數(shù)值擬合，崔屹團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，將發(fā)射率的差值增大后，這種織物的溫度調(diào)控差可達(dá)14.7攝氏度。

（摘編自澎湃新聞）