想象一件能够适应天气变化的单件服装,在正午的炎热中保持穿着者凉爽,而在傍晚的暴风雨中保持温暖。除了在户外穿着外,这种衣服还可以在室内穿着,大大减少对空调或供暖的需求。现在,研究人员在《ACS应用材料与界面》期刊上报告了一种坚固、舒适的织物,可以在没有任何能量输入的情况下加热和冷却皮肤。
“智能纺织品”能够加热或冷却穿着者并不是什么新鲜事,但通常,同一种织物不能同时执行这两种功能。这些纺织品还有其他缺点——它们可能很笨重、沉重、脆弱且昂贵。许多需要外部电源。陶光明和他的同事们希望开发一种更实用的个人热管理纺织品,能够克服所有这些限制。
研究人员将蚕丝和壳聚糖(一种来自贝类硬壳外骨骼的材料)冷冻纺成具有多孔微结构的彩色纤维。他们将多孔结构填充了聚乙二醇(PEG),这是一种吸收和释放热能的相变聚合物。然后,他们用聚二甲基硅氧烷涂覆纱线,以防止液态PEG泄漏。由此产生的纤维坚固、柔韧且防水。为了测试纤维,研究人员将其编织成一块布料,并将其放入涤纶手套中。
当佩戴手套的人将手放入热室(122华氏度)时,固态PEG吸收环境热量,融化成液体并冷却贴片下的皮肤。然后,当戴手套的手移到冷室(50华氏度)时,PEG固化,释放热量并温暖皮肤。研究人员表示,制造这种织物的过程与现有纺织行业兼容,并且可以扩大规模进行大规模生产。