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美国科研团队研发出新材料,适应15℃温差衣服明年有望量产

澎湃新闻记者 王歆悦 实习生 王媛媛

2017-03-14 20:46  来源:澎湃新闻

近日,在一年一度的美国先进能源研究计划署(ARPA-E)成果展示大会上,科研团队Otherlab展示了一款可随温度变化而自动伸缩的控温材料,并声称可在明年年底内实现批量生产。
这个科研团队认为:“这种能根据温度改变隔热性的衣物,能够在一个更大的温度变化范围内让人们保持舒适感。在办公楼、学校或工厂,如果每个人都能拥有这种衣服,就能够减少对供热或功能的需求,并且能有效降低能源消耗。通过提供2℃的温控范围,室内能耗和室外排放都能够减少2%。”
美国先进能源研究计划署隶属于美国能源部,由奥巴马政府在2009年成立。据《麻省理工科技评论》介绍,ARPA-E的新能源项目资金来源于美国复苏与投资法案,该项目以国防高级研究计划局(DARPA)为模板,旨在协助研发那些投资者或其他政府机构可能引入市场的高风险能源技术。
自去年开始,美国先进能源研究计划署就致力于推动个人热量调节项目的研究,其主要观点是:在整体建筑物内控温(例如开空调)是极大的资源浪费,未来可以通过对个体(或个体周围的小空间)调节温度,来节约大量的能源。
控制个体体感温度最常用和有效的手段,是根据温度变化增减衣物,这几乎不浪费任何能量,因为体感温度直接取决于个人通过控制衣物数量而让身体热能与环境的接触度——如果太热,就穿一件T恤,如果太冷,就增加一件外套。
常规方式的唯一不便是,我们需要随着温度变化增加衣服,这就要我们准备很多不同的衣服,而且记得随气温变化更换。
据此理论起点,Otherlab的一个小团队就利用ARPA-E的资金支持,研发了一款被他们称为“热适应材料”(“thermally adaptive materials”)的织物。
Otherlab团队研发的“热适应材料”单层照片
它由于根据温度而产生动态隔离变化,因此被称为自动变化材料(self-poofing fabric)。如果太热,这个材料就会自动伸展,减小隔热性;当温度过低时,这个材料就会通过膨胀(向内填充空气)来提升隔热性。
“热适应材料”随着温度变化改变厚度
这种材料从扁平到膨胀可能只要1分钟左右,下一分钟又能马上变回去,这种变化速度对个人穿着控温来说已经足够。
在收缩至最扁平的状态下,这种材料的穿着感相当于一件厚T恤;而膨胀到最松软的状态时,就相当于一件超厚户外外衣——其隔热能力可以增加到最薄时的3倍,可以适应15℃的温差变化。
材料在不同温度下的厚薄变化
这种材料节能特质最好的体现就是,它完全靠温度驱动自动改变厚度,不需要电源、接线和控制单元,仅仅是普通合成纤维的集合体,但每根合成纤维都有不同的热膨胀特性。研究者将两种不同的热反应材料编织起来,利用了它们在不同的温度下不同的扩展能力。
项目负责人Brent Ridley表示:“当温度变化时,这两种材料的长度变化将会不同,其中一种纤维伸展速度快于另一种纤维,这将会在整体纺织结构中产生一个弯曲空间,使其变成一个能够容纳空气的有开口的波浪形织物材料,从而让厚度变化。”
磨损、洗涤、挤压都不会使材料的特性消失,因为材料本身没有利用到机械、电子或化学物。
“热适应材料”可能在明年年底前进行量产
Ridley称,他和Otherlab的联合创始人Saul Griffith自从研究生时期就开始朝这个方向探索了,这个想法经历了很多年,虽然这个项目真正投入研发不过18个月。他们认为这将解决未来的体感温控问题。
Ridley说,他们的技术可以使通勤、徒步或者旅行变得更加舒适。研究者的目标就是减少人们对笨重衣物的需求,让舒适感无处不在。
Otherlab的研究成果已经走出实验室并被制成了商品材料,而且在制造过程中,制造商发现它还可以被用来生产其他织物。Ridley表示,在明年年底内,他们的研究成果将有可能被批量生产为成衣。
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责任编辑:沈关哲 澎湃新闻,未经授权不得转载。新闻报料:4009-20-4009
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