科学家们也在考虑许多克服酷暑的方法。由华中科技大学和浙江大学成员组成的研究团队,开发出了一种通过反射光来减少人体吸收热量、透气性极佳的新材料“金属织物”。穿上用这种材料制作的衣服,体感温度可降低约5℃。这一“冷却的秘密武器”也得到了学术杂志《科学》的认可。
反射太阳光的超级材料
首先让我们看看新材料是用什么制成的?
能够在室外阳光直射下进行被动冷却(自然冷却)的金属织物使用了环保的可降解的聚乳酸作为纤维原料。将其与氧化钛的纳米粒子合成,在特定波段导入新的光学特性,就可以得到均匀连续的超材料纤维。
最后是氟树脂聚四氟乙烯(PTFE;称为“特氟龙(Teflon)”,常用于防水透气的服装)的薄膜贴在表面就完成了。
金属织物在太阳光光谱区域(0.3~2.5μm)的反射率为92.4%。太阳光谱大致可以分为3个波段,其中超材料的不同层对各个波段做出反应,最终能够准确地阻挡紫外线(UV)、可视近红外线(VIS-NIR)、中红外线(MIR)这一广域。
这样,被金属织物覆盖的皮肤和物体的温度自然下降。
但是,它不仅具有冷却效果,还具有以下诸多优点。
·防水和通气性出色,柔软对皮肤温柔
·主要使用可降解材料,对环境友好
·可以大量生产
新材料优越的冷却性能,只需在普通衣服的成本上加10%就能享受到,充分满足了在高温环境中穿着防护服的医务人员等有一定需求的人群。而且,它的强度足够用缝纫机在表面绘制图案。
比一般布料温度低5~7℃
为了验证新材料的效果,研究团队在现实环境下进行了一系列实验。
他们在日照量达到顶峰的11点到15点之间,将几种常见的布料暴露在太阳光下。结果显示,新材料的温度比棉花低5.0℃,比氨纶低6.8℃,比雪纺低7.0℃,比亚麻布低5.8℃,比裸露的模拟皮肤低10.2℃。
研究小组为了模拟更真实的情况,让身穿右半边用棉花、左半边用新材料制作的马甲的志愿者做日光浴。结果1小时后,马甲表面左右温差变成了3.4℃。
研究表明,背心所覆盖的体表温度,与被棉花覆盖的部分相比,被新材料覆盖的部分要低4.8℃。
同时,研究小组还在汽车模型上验证了新材料的冷却效果。结果显示冷却效果良好。使用新材料覆盖的汽车比使用市面上销售的汽车保护套材料覆盖的汽车温度低27℃,比没有保护套的汽车温度低30℃。
实验结果表明,该金属织物具有高效的辐射冷却性能,在包括物流、运输等在内的多种高温场景中具有很大的商用化可能性。
该研究由武汉光电国家研究中心的陶光明教授和浙江大学光电科学与工程学院的马耀光教授共同领导。此外,赛动新能源科技、武汉纺织大学、青岛大学、中国纺织科学研究院等机构也参与了本次研究。