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無源制冷光學超材料織物----實現零能耗的戶外防護

發布時間21/07/19
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 人們在生產和作業時不可避免地需要暴露在高溫暴曬的室外環境,實現零能耗的戶外防護成為人們迫切的需求。如何高效率、低能耗地避免此類熱應激對人體造成的傷害,同時解決戶外極端高溫問題。據此,華中科技大學陶光明教授和浙大馬耀光教授基于智能可穿戴的無源降溫技術,開發了一種無源制冷光學超材料職務,在陽光直射的戶外高溫環境下,實現了以實現高效的戶外個人熱管理,可為所有人降溫。該工作發表于國際頂級期刊Science”。
 

 陶光明團隊和馬耀光團隊基于輻射制冷的原理和形態分級的設計理念,聚焦與人們日常生活最密切不可分割的服裝,研發了在陽光直射的室外環境下可無源使用的隨身“空調”——無源制冷光學超材料織物。無源制冷光學超材料織物具有分級形態結構,根據織物空間結構、纖維結構、以及纖維內部納米結構,在不同的空間、不同的尺度上進行分級,形成了一種宏觀有序,微觀隨機的形態學分級體系。研究團隊將光電超材料技術與批量纖維制備技術相結合,選用綠色環保、生物可降解的聚乳酸(PLA)為纖維原料,引入特定波段光學新特性,獲得了均勻連續的超材料纖維,同時纖維強度足以利用縫紉機在商用面料上進行任意文字和形狀的繡花。通過人體皮膚測試,超材料織物相較于商用白色棉織物,其最高降溫可超過4 ℃。超材料織物在陽光直射的室外環境下展現了顯著降溫效果,如同無源輕便地隨身空調,給使用者極大的涼爽舒適感。

 

 在成本方面,研究團隊將新材料引入纖維內部,纖維成本僅增加10%左右,在這種極小的成本差異下卻能帶來優異的降溫性能,可造福每個有防護降溫需求的人。超材料織物具有面料所擁有的一切特點,觸感柔軟親膚,舒適透氣。纖維或織物形態可通過刺繡、裁剪和縫紉融入到我們日常生活的相關商業產品中,普適性強;并且在實際使用時能適應任意物體表面,比如防曬服、帳篷、汽車罩、傘或保護任何暴露在天空下、受到陽光傷害的人和物體。超材料織物的主要目標人群包括運動員、警察、清潔工、快遞員和醫護工作者們。

 

 2021年5月,在山東青島舉辦的首屆高等學??萍紕撔麓髸?,零能耗光學超材料制冷織物項目受邀參加高??萍紕撔鲁晒?,為建黨100周年獻禮。該項研究也真的體現了從基礎研究鋪到產業化的科研,從源頭創新突破,推動纖維新材料向功能化、智能化、綠色化發展,推進產業基礎高級化,構筑產業體系新支柱。實現了習近平總書記所強調的要“打好產業基礎高級化、產業鏈現代化的攻堅戰”。