盡管在具有高科技熱性能的織物上進(jìn)行了數(shù)十年的創(chuàng)新，使馬拉松運(yùn)動員保持涼爽或高山徒步旅行者的溫暖，但從未有過改變其絕緣性能以響應(yīng)環(huán)境的材料。到現(xiàn)在。

馬里蘭大學(xué)的研究人員創(chuàng)造了一種能夠自動調(diào)節(jié)通過它的熱量的織物。當(dāng)條件溫暖和潮濕時(shí)，例如在出汗體附近的情況下，織物允許紅外輻射(熱量)通過。當(dāng)條件變得更涼爽和干燥時(shí)，織物會減少逸出的熱量。2019年2月8日的“ 科學(xué) ”雜志報(bào)道了這一發(fā)展。

研究人員用涂有導(dǎo)電金屬的特殊工程紗線制作了這種面料。在炎熱，潮濕的條件下，紗線束緊致并激活涂層，這改變了織物與紅外輻射相互作用的方式。他們將這種行為稱為紅外輻射的“門控”，紅外輻射可作為可調(diào)盲板傳輸或阻擋熱量。

“這是第一項(xiàng)允許我們動態(tài)控制紅外輻射的技術(shù)，”UMD的化學(xué)和生物化學(xué)教授Yu Huang Wang表示，該論文指導(dǎo)了這項(xiàng)研究。

這種新紡織品的基礎(chǔ)紗線由兩種不同合成材料制成的纖維制成 - 一種吸水，另一種排斥。這些股線涂有碳納米管，這是一種特殊的輕質(zhì)碳基導(dǎo)電金屬。因?yàn)槔w維中的材料既抵抗并吸收水分，所以當(dāng)暴露于諸如出汗體周圍的濕氣時(shí)，纖維會翹曲。這種扭曲使得紗線更緊密地結(jié)合在一起，這做了兩件事。首先，它打開織物中的毛孔。這具有小的冷卻效果，因?yàn)樗试S熱量逸出。其次，最重要的是，它改變了涂層中碳納米管之間的電磁耦合。

“你可以把這種耦合效應(yīng)想象成無線電天線的彎曲，以改變它產(chǎn)生共振的波長或頻率，”王說。“這是一種非常簡單的思考方式，但想象一下將兩個(gè)觸角靠近在一起以調(diào)節(jié)它們拾取的電磁波的類型。當(dāng)光纖靠近在一起時(shí)，它們相互作用的輻射會發(fā)生變化。在服裝中，這意味著織物與人體輻射的熱量相互作用。“

根據(jù)調(diào)整，織物阻擋紅外輻射或允許其通過。反應(yīng)幾乎是即時(shí)的，所以在人們意識到它們變熱之前，衣服可能已經(jīng)冷卻了。另一方面，當(dāng)車身冷卻時(shí)，動態(tài)選通機(jī)構(gòu)反向工作以捕獲熱量。

“人體是一個(gè)完美的散熱器。它可以快速散熱，”UMD物理學(xué)教授和該論文的另一位作者M(jìn)in Ouyang說。“就歷史而言，調(diào)節(jié)散熱器的唯一方法就是脫掉衣服或穿上衣服。但這種面料是一種真正的雙向調(diào)節(jié)器。”

根據(jù)科學(xué)論文，這是第一種能夠調(diào)節(jié)與環(huán)境的熱交換的紡織品。

“這項(xiàng)開創(chuàng)性的工作為舒適調(diào)整服裝提供了令人興奮的新的可切換特性，”德克薩斯大學(xué)化學(xué)教授Ray Baughman說，他沒有參與這項(xiàng)研究。“眾所周知，紡織品會增加汗液或增加溫度的孔隙度，以及傳遞與體溫相關(guān)的紅外輻射的紡織品。但是，之前沒有人找到一種方法來改變紡織品的孔隙率和紅外透明度。為了響應(yīng)環(huán)境條件而提供更高的舒適度。“

在織物商業(yè)化之前需要做更多的工作，但研究人員表示，基礎(chǔ)纖維所用的材料很容易獲得，并且在標(biāo)準(zhǔn)染色過程中可以很容易地添加碳涂層。

“我認(rèn)為能夠?qū)⑦@種門控現(xiàn)象應(yīng)用于能夠改善服裝和其他面料功能的紡織品的開發(fā)是非常令人興奮的，”歐陽說。