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美國科研團隊研發出新材料,適應15℃溫差衣服明年有望量產

時間:2017-03-15 07:54 來源:澎湃新聞 作者:轉載
3月15日報導,近日,在一年一度的美國先進能源研究計劃署(ARPA-E)成果展示大會上,科研團隊Otherlab展示了一款可隨溫度變化而自動伸縮的控溫材料,並聲稱可在明年年底內實現批量生產。

這個科研團隊認為:“這種能根據溫度改變隔熱性的衣物,能夠在一個更大的溫度變化範圍內讓人們保持舒適感。在辦公樓、學校或工廠,如果每個人都能擁有這種衣服,就能夠減少對供熱或功能的需求,並且能有效降低能源消耗。通過提供2℃的溫控範圍,室內能耗和室外排放都能夠減少2%。”

美國先進能源研究計劃署隸屬於美國能源部,由奧巴馬政府在2009年成立。據《麻省理工科技評論》介紹,ARPA-E的新能源項目資金來源於美國復甦與投資法案,該項目以國防高級研究計劃局(DARPA)為模板,旨在協助研發那些投資者或其他政府機構可能引入市場的高風險能源技術。

自去年開始,美國先進能源研究計劃署就致力於推動個人熱量調節項目的研究,其主要觀點是:在整體建築物內控溫(例如開空調)是極大的資源浪費,未來可以通過對個體(或個體周圍的小空間)調節溫度,來節約大量的能源。

控制個體體感溫度最常用和有效的手段,是根據溫度變化增減衣物,這幾乎不浪費任何能量,因為體感溫度直接取決於個人通過控製衣物數量而讓身體熱能與環境的接觸度——如果太熱,就穿一件T卹,如果太冷,就增加一件外套。

常規方式的唯一不便是,我們需要隨著溫度變化增加衣服,這就要我們準備很多不同的衣服,而且記得隨氣溫變化更換。

據此理論起點,Otherlab的一個小團隊就利用ARPA-E的資金支持,研發了一款被他們稱為“熱適應材料”(“thermally adaptive materials”)的織物。



Otherlab團隊研發的“熱適應材料”單層照片

它由於根據溫度而產生動態隔離變化,因此被稱為自動變化材料(self-poofing fabric)。如果太熱,這個材料就會自動伸展,減小隔熱性;當溫度過低時,這個材料就會通過膨脹(向內填充空氣)來提升隔熱性。


“熱適應材料”隨著溫度變化改變厚度

這種材料從扁平到膨脹可能只要1分鐘左右,下一分鐘又能馬上變回去,這種變化速度對個人穿著控溫來說已經足夠。

在收縮至最扁平的狀態下,這種材料的穿著感相當於一件厚T卹;而膨脹到最鬆軟的狀態時,就相當於一件超厚戶外外衣——其隔熱能力可以增加到最薄時的3倍,可以適應15℃的溫差變化。



材料在不同溫度下的厚薄變化

這種材料節能特質最好的體現就是,它完全靠溫度驅動自動改變厚度,不需要電源、接線和控制單元,僅僅是普通合成纖維的集合體,但每根合成纖維都有不同的熱膨脹特性。研究者將兩種不同的熱反應材料編織起來,利用了它們在不同的溫度下不同的擴展能力。

項目負責人Brent Ridley表示:“當溫度變化時,這兩種材料的長度變化將會不同,其中一種纖維伸展速度快於另一種纖維,這將會在整體紡織結構中產生一個彎曲空間,使其變成一個能夠容納空氣的有開口的波浪形織物材料,從而讓厚度變化。”

磨損、洗滌、擠壓都不會使材料的特性消失,因為材料本身沒有利用到機械、電子或化學物。

[點擊查看大圖]

“熱適應材料”可能在明年年底前進行量產

Ridley稱,他和Otherlab的聯合創始人Saul Griffith自從研究生時期就開始朝這個方向探索了,這個想法經歷了很多年,雖然這個項目真正投入研發不過18個月。他們認為這將解決未來的體感溫控問題。

Ridley說,他們的技術可以使通勤、徒步或者旅行變得更加舒適。研究者的目標就是減少人們對笨重衣物的需求,讓舒適感無處不在。

Otherlab的研究成果已經走出實驗室並被製成了商品材料,而且在製造過程中,製造商發現它還可以被用來生產其他織物。 Ridley表示,在明年年底內,他們的研究成果將有可能被批量生產為成衣。

(責任編輯:轉載)

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