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一種新型"智能材料"可根據體溫自動調節溫度

時間:2019年02月21日來源:紡織科技雜志作者:

一種新型織物可以感知人體的熱量,并自動將其釋放到外部空氣中。

一種新型織物可以感知人體的熱量,并自動將其釋放到外部空氣中。

可穿戴設備一直在讓衣服變得更智能,但你想要在一件衣服上實現的最基本功能之一——根據需要為你保暖或降溫——仍然令人沮喪地難以實現。現在,馬里蘭大學(UMD)的研究人員開發出一種新材料,可以感知人體的溫度,并自動調節身體吸收或釋放的熱量。

調節體溫最簡單的方法之一就是穿上或脫掉衣服。但之前在智能服裝領域的研究已經提出了不同的解決方案,比如一件兩面穿的夾克,一邊涼快,另一邊暖和,這樣你就可以根據需要把它翻過來。解決這個問題的一種高科技嘗試是一種"機器人"夾克,它使用機器學習算法來判斷一個人的體溫,并相應地打開或關閉通風口。

UMD面料似乎是一個更優雅的解決方案。它的創造者說,由這種材料制成的衣服將能夠對紅外輻射(人體釋放熱量的主要方式)自動做出反應,并讓它進入外部空氣。

要做到這一點,纖維是由兩種不同的合成材料制成的,一種吸收水,另一種排斥水,然后兩種材料都被涂上碳納米管。這個想法是,當水(即汗)被每根纖維的一半吸收時,它會扭曲纖維,使它們靠得更近。這使得布料可以同時以兩種方式給穿著者降溫。

首先,它打開了材料的氣孔,讓更多的熱量釋放出來。其次,更活躍的冷卻來自于碳納米管更緊密地結合在一起。這改變了電磁耦合,"調整"納米管吸收超過35%的紅外輻射,并從佩戴者身上吸收更多熱量。

"你可以把這種耦合效應想象成無線電天線的彎曲,從而改變與之共振的波長或頻率,"該研究通訊作者王玉皇表示。"這是一種非常簡單的思考方式,但是想象一下把兩個天線靠得很近來調節它們接收到的電磁波。"當纖維靠得更近時,它們所受到的輻射就會發生變化。在服裝中,這意味著面料與人體散發的熱量相互作用。

研究小組稱,這種動態紅外門控技術使這種織物成為人體熱量的第一個"真正雙向調節器",而且很明顯,在穿戴者意識到自己變得太熱之前,它就開始發揮作用了。

它聽起來確實沒有人工智能夾克那么笨重,而且據發明者說,所有的材料都已經很容易在市場上買到,而碳納米管涂層可以在常規的染色過程中使用。

這項研究發表在《科學》雜志上。

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