冷暖两用纺织品

文/王春蕾

无论天气怎样，你都可以无所畏惧，因为一种新型的、可两面翻转穿的服装均能毫不费力使你的皮肤保持舒适。这是美国斯坦福大学研究人员开发的冷暖转换织物。

美国家用能耗带来的启迪

2017年11月美国期刊《科学进展》发表一篇论文，内容是一位材料科学与工程学教授带领一团队，基于日常冰箱用保鲜膜相同的原理研发出一种冷暖双面织物。作为冷暖服装的用材，这种两面纺织品可因气候的变化改变正反两面穿着，即可获得暖凉不同的效应。

这个项目源于研发者对能源效率的兴趣和他在纳米材料方面的专业知识。他认为，人想要保持一定的温度范围，就需要适应性空调化的冷暖系统。这要从美国的能源消耗谈起。美国是能源消耗大国，这因此促发了业界的提问：让衣服直接给个人提供冷气和供暖不行吗？在美国所耗能源中，13%是用于室内温控。但是当恒温温度每降1℃时，一栋建筑就能节省高达10%的供热能源，反过来，制冷也同样如此。这引发他们的想象。

冰箱保鲜膜的原理

我们的身体有很多办法控制体温。当天气变冷时，人体皮肤上的汗毛就会竖起捕捉温暖的空气；超越可忍受冷温时，皮肤就起鸡皮疙瘩，从而肌肉中辐射出更多热量，以保暖；当天气热时，皮肤又会将热量从体内释放出来，但若仍然很热，人体就会流汗。水分从体内蒸发出来带走热量。但机械式的功能只能起一定作用。当室温超出身体承受的温度时，人们就会伸手开暖气或空调。

实际上早在2016年，斯坦福研发团队就宣布解决方案的第一步，即如何让体热透过织物释放出去，使皮肤凉冷下来。虽然这种设计灵感源于透明的、不透水的厨房保鲜膜，但今天研发的全新材料却是不透明的，透气的，且保留了将热量从身体释放出来的能力。与棉花样品相比，这类织物经实验室测试，能降低皮肤温度2℃，这种所谓的“人造皮肤足以阻止人们开风扇或空调了。该团队的第一种纺织品可为美国家庭节省20%～30%的能源预算。这是个了不起的成就”。

可转换温度的双层织物

那是个特别寒冷的冬天。研究员带着装满大衣的随身包去美国明尼阿波利斯市参加会议时突发奇想，他能否制作一种衣服，它既能在温暖会议室里穿，又能在寒冷的街道上穿呢？这个问题与其他研发人员提出的织物冷却技术问题如出一辙：除了制造凉爽还能加热吗？

研发人员意识到纺织品控制温度需要双向特性。于是他们把两层具备释热和产热两种功能的材料重叠起来，然后又把它们置于冷却的聚乙烯层间。

一方面，这类涂层在聚乙烯层和皮肤间获取热量；另一方面，碳涂层在另一层聚乙烯上释放热量。当涂层向外释热时，这种材料就能在寒冷天吸收热量并保持皮肤温暖。当碳涂层向外穿时，这种材料可释热，这样就能使穿戴者保持凉爽。

研发专家预测说，这种夹心材料的潜在舒适度提升范围要大很多，甚至可提高10℃左右。正反两面可使人体皮肤温差达到或接近25℃。消费者穿这样的纺织品，在寒冷气候条件下，根本就不需要中央供暖。自身穿的衣服即能调节体温，何乐而不为。

在理想状况下，人要把纺织材料穿在身上，首先需要将其制成纤维编织结构，而机织织物更结实，更有弹性，更舒适，看起来更具可比性，此外，织物还可多次洗涤。要实现这一步，专家借用了纳米光子技术。他们认定这是个重大机遇。在他们看来，这项工作确实强调了将热力工程概念与纳米光子相结合，能创造新的节能模式，这实属新型功能。

该团队的目标是创造一种制造简单、实用的冷暖两用纺织品，世界各地的消费者都可穿它并节省能源。然而斯坦福研究人员并不因此罢休，他们希望，这类衣物具备医疗的功效，甚至是在织物上可印刷娱乐节目。

创意是从突发奇想开始的，而要落实创意则需要大量合作。要研发这类冷暖两用服装，还任重道远。毫无疑问，仅仅靠几个研究人员是完成不了的，他们需要与其他相关纺织企业、热学材料专业人士、设计专家等等展开合作。只有不畏艰险不断进取，善于探索的研发者才能使其脱颖而出。

(据美国《科学日报》近期资料https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171113105235.htm）