香港理工大學紡織及服裝學院范金土教授團隊開發(fā)了一款能夠隨著溫度改變而自適應調(diào)節(jié)溫度的服裝。服裝由傳統(tǒng)紗線編織而成,正面和背面有矩形鏤空,這些鏤空上覆蓋有致動器。這些致動器由大量金屬和塑料制成的超薄輕質(zhì)條帶組成,當佩戴者感到溫暖時,這些條帶向外卷曲,使人的體溫降低。相反,當佩戴者感到寒冷時,條帶變平,抑制熱量溢出。
通常,熱膨脹和收縮是常用材料的固有特性之一。聚乙烯(PE)的主鏈上有許多C—C 鍵,其線性熱膨脹率比典型紡織材料(例如尼龍和聚酯)高得多。在PE 薄膜上沉積金屬層,如Cu,就得到了雙層結(jié)構(gòu)。Cu 層的熱膨脹比(約10-4)相較于PE 膜(約10-3)要小得多。
在炎熱的環(huán)境中,下層的PE 膜會膨脹,但上層的金屬層幾乎不會發(fā)生變化。兩層材料的熱膨脹能力不匹配,異構(gòu)雙層致動器將向環(huán)境彎曲。在此過程中,鏤空部分可以直接將人體紅外輻射傳遞到環(huán)境中,同時增強空氣對流和汗液蒸發(fā),強化散熱效果,以達到冷卻的目的。在寒冷的環(huán)境中,金屬化的PE 薄膜致動器將恢復其原始的扁平形狀。在這種狀態(tài)下,致動器可以將紅外體輻射反射回皮膚,同時抑制由其低紅外發(fā)射率引起的外表面(Cu 層)的紅外輻射,從而有助于抑制身體散熱并保持身體溫暖。與傳統(tǒng)的棉和滌綸服裝相比,在相同的舒適度(或散熱)下,該服裝在冷側(cè)可以降低2.3℃,而在熱側(cè)將冷卻設定點提高2.0℃。此外,該服裝重306.2g,比同款式的傳統(tǒng)聚酯服裝(約350g)更輕,且在成本和舒適性方面也具有顯著優(yōu)勢。
(摘編自高分子科學前沿)