眼下，我國多地氣溫“爆表”。熱浪滾滾，人們對于防暑降溫的需求愈發(fā)迫切。科學(xué)快速發(fā)展，新材料層出不窮，新技術(shù)不斷落地，一些可穿戴設(shè)備正在悄然改變?nèi)藗儜?yīng)對高溫的方式。
超材料織物、“降溫背心”……這些“黑科技”降溫裝備以別出心裁的設(shè)計、令人驚嘆的效果為人們帶來全新的防暑降溫體驗，讓我們可以免受酷暑煎熬，輕松享受夏日生活。
超材料織物
太陽輻射反射率92.4%
找到合適的織物面料，將其制成衣物幫助人們降溫，是科學(xué)家長久以來的追求。
華中科技大學(xué)教授陶光明團隊以及浙江大學(xué)研究員馬耀光團隊聯(lián)合多家科研單位進行創(chuàng)新，研制出無源制冷光學(xué)超材料織物。
人體散熱過程，是將熱量從皮下組織傳導(dǎo)到皮膚，再透過衣物向周圍環(huán)境散發(fā)。通過衣物進行人體熱量管理，是較高效、便捷的辦法。目前，基于熱傳導(dǎo)和熱對流原理設(shè)計的衣物能夠降低體表溫度，但效率較低。
超材料織物由可生物降解的聚乳酸纖維與二氧化鈦復(fù)合后形成的二氧化鈦-聚乳酸納米粒子組成，具有獨特的光學(xué)特性。同時，研究人員在織物表面覆壓防水透氣的聚四氟乙烯薄膜，使其制作的衣服穿起來更舒適。
測試結(jié)果顯示，這種超材料織物的太陽輻射反射率高達(dá)92.4%。它能夠?qū)⑻柟庾V分解，可全面阻擋紫外線。
陶光明說，把用無源制冷光學(xué)超材料織物制成的衣服穿在身上，就像背著一面鏡子。
為了進一步驗證其效果，研究人員進行了一項實驗，讓一名實驗者穿著一半是棉一半是無源制冷光學(xué)超材料織物制成的背心，在太陽下暴曬。實驗結(jié)果顯示，兩種材料覆蓋區(qū)域的溫差達(dá)到3.4攝氏度。
除提供涼爽的穿著體驗，無源制冷光學(xué)超材料織物還有其他優(yōu)勢。這種超材料織物的纖維韌性強，足以承受縫紉機的加工，可以在其表面進行圖案印染。與普通材料相比，用這種超材料織物制作衣物的成本僅較普通衣物高10%。
“降溫背心”
內(nèi)芯相變材料送清涼
炎炎夏日，稍一活動便汗流浹背。“空調(diào)背心”以其獨特的設(shè)計和功能，為高溫環(huán)境下工作的人員帶來舒適體驗。
“空調(diào)背心”主要由3個部分組成：一個內(nèi)置冷卻液的背心、一個圓柱形的制冷單元以及一個電源。
中國航天科工集團有限公司研究人員張行周介紹，“空調(diào)背心”的制冷單元本質(zhì)上是一個小型制冷機，它通過背心中的冷卻液吸收人體熱量，然后將吸收了熱量的冷卻液輸送到制冷單元中冷卻。冷卻后的液體再次循環(huán)回到背心，為使用者送去涼爽，同時將熱量排到外部環(huán)境中。
“空調(diào)背心”采用先進的壓縮機變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，讓使用者能夠通過一個簡單的轉(zhuǎn)鈕調(diào)節(jié)背心溫度，調(diào)節(jié)范圍從18攝氏度到25攝氏度。一名體驗者在室外37攝氏度的高溫下穿上這款背心后，體表溫度可以降至約30攝氏度。
在設(shè)計過程中，研發(fā)團隊曾嘗試將降溫載體設(shè)計成帽子、短褲等，但最終發(fā)現(xiàn)背心的適用性最廣。
張行周介紹，為了滿足特殊行業(yè)工作者的需求，研發(fā)團隊特別考慮了“空調(diào)背心”的便攜性，對其進行輕量化處理。制冷單元重量與4瓶礦泉水相當(dāng)，背心和電源的重量各為0.5千克，讓用戶穿起來感覺更輕便。
同時，一些用戶從事體力勞動，需要肩扛重物，不希望設(shè)備占用肩膀的空間。因此，研發(fā)團隊只在“空調(diào)背心”的前胸和后背安裝了冷卻劑，給肩膀留出自由活動的空間。即便“空調(diào)背心”研發(fā)人員挖空心思，但隨身攜帶電源，難免會使用戶行動不便。而采用相變材料制成的“降溫背心”則更勝一籌。
相變材料作為一種新型恒溫材料，具有存儲和釋放熱量的功能，能夠根據(jù)環(huán)境溫度變化在服裝周圍形成相對恒定的微氣候。人們將相變材料的內(nèi)芯加在背心里，就相當(dāng)于隨身攜帶了一個空調(diào)。它可以根據(jù)氣溫變化，釋放或儲存熱量，使人體溫度保持在涼爽舒適的范圍內(nèi)。
用戶使用這種“降溫背心”時，只需把內(nèi)芯提前半小時放入冰箱，它就可以在30多攝氏度的戶外持續(xù)提供2個小時的清涼。相變材料降溫的優(yōu)勢明顯，它不會產(chǎn)生冷凝水，且環(huán)保無污染，可以溫和地降低人體溫度。
便捷式溫度調(diào)節(jié)器
利用珀爾貼效應(yīng)降溫
日本某公司研發(fā)出的可拆卸便攜式溫度調(diào)節(jié)器，雖然個頭僅有鼠標(biāo)大小，但卻擁有獨特功能。它基于珀耳帖效應(yīng)，結(jié)合熱設(shè)計技術(shù)，被貼身放置時能夠悄無聲息地調(diào)節(jié)體感溫度。
珀耳帖效應(yīng)是指電流在通過不同導(dǎo)體時，會在接觸點產(chǎn)生吸熱或者放熱效應(yīng)。研發(fā)人員利用這一原理，使便攜式溫度調(diào)節(jié)器能夠顯著降低或提升體感溫度。數(shù)據(jù)顯示，便攜式溫度調(diào)節(jié)器可以使體感溫度下降13攝氏度或上升8.3攝氏度。這意味著，無論是炎炎夏日還是寒冷冬日，它都能夠提供相對適宜的溫度。
為了確保穿戴的舒適性和隱蔽性，研發(fā)人員還對便攜式溫度調(diào)節(jié)器進行了精心設(shè)計，其尺寸小于一部5英寸的手機，厚度僅20毫米，重量輕至85克，可以輕松隱藏在正裝或休閑裝下。除此之外，該公司還專門推出了一款特制T恤，其背后有口袋，方便放置便攜式溫度調(diào)節(jié)器。
不僅如此，用戶可以通過藍(lán)牙將便攜式溫度調(diào)節(jié)器與智能手機連接，通過手機應(yīng)用程序調(diào)節(jié)它的溫度和風(fēng)量，實現(xiàn)加熱與冷卻的自如切換。用戶還可以設(shè)置設(shè)備的關(guān)機時間，以滿足不同的使用場景需求。目前，便攜式溫度調(diào)節(jié)器可以持續(xù)工作90分鐘，充電時間約為2小時。在待機狀態(tài)下，電池續(xù)航能力可以達(dá)到24小時。
信息來源：全球紡織網(wǎng)
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