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中国科学家太牛了,科幻电影里的衣服,我们做出来了!

   2021-08-12 6210
导读

火热的盛夏还没有结束,超过30℃的高温依旧笼罩着全国许多的城市。在这样的天气下,出门实在是太痛苦了。尤其是衣服粘在流过汗的

火热的盛夏还没有结束,超过30℃的高温依旧笼罩着全国许多的城市。

在这样的天气下,出门实在是太痛苦了。尤其是衣服粘在流过汗的身体上,那种感觉实在是让人难受。有些男人索性把上衣脱掉,在家还好,要是在外面当膀爷,不仅不雅,而且直接被阳光照射反而更热。

(图片说明:酷暑难耐)

在科幻电影里,会有一种神奇的衣服。在夏天穿上它,不仅不热,反而会更凉快。这种事听起来有些不可思议,很多人觉得它真的就只是科幻作品。不过,未来可能已经要来了,我国科学家已经造出了这种神奇的衣服。当你穿上这件衣服,人体表面的温度将会下降5℃,让你更舒适地度过炎热的夏天。

很多人可能都有一个疑问:如果衣服能遮挡阳光防止暴晒,为啥夏天不穿大棉袄呢?那不是就不怕高温了?原因很简单,因为人体也在散热。人体的热量从皮下组织传导到皮肤,向外散发出去。如果隔着一层衣服,热量散不出去,就会越来越热。

(图片说明:这种神奇的织物未来可以帮助人体降温)

所以,夏天穿一件能够遮阳光而又舒爽透风的衣服,就是最凉快的选择。

那么,有没有什么神奇的衣服,可以在完全包裹住身体的情况下,还能以更高的效率帮助人体散热呢?有倒是有,不过目前设计出来的产品还有很多的缺陷,比如十分笨重、耗能比较高……所以,这样的想法目前还不能成为现实。

(图片说明:研究团队合影,中左为陶光明教授,中右为马耀光教授)

不过,这不是唯一的方法。想要通过衣服实现在盛夏的降温,还是可以实现的。最近,我国科学家就研发出了一种新型的“自降温”服装,并将这项研究成果发表在了权威学术期刊《科学》上,展示了即将到来的未来生活。

取得这项成果的,是来自于华中科技大学陶光明团队与浙江大学马耀光教授团队、中国纺织科学研究院陶光明智能织物工作室等多家科研和产业单位。他们从自然界中受到了启发,实现了这个“幻想”。给他们启发的,是一种昆虫——撒哈拉银蚁。

(图片说明:撒哈拉银蚁能够在酷热的沙漠活得非常滋润)

顾名思义,这是一种生活在撒哈拉沙漠的蚂蚁。只要听到撒哈拉这三个字,相信很多人就能感受到热了。在中午阳光最强烈的时候,撒哈拉的地表甚至可以超过70℃,足以将人烫伤。然而,就在这样恐怖的环境下,体长仅10毫米左右的撒哈拉银蚁竟然能顶着烈日在沙漠中觅食,毫不在乎。

撒哈拉银蚁之所以能够在这样的酷暑之下生存,就在于它有着独特的降温系统,其秘密就在于覆盖在身体顶部和侧部的毛发。和我们的毛发不同,它们的毛发横截面竟然是三角形的,这可以让它们有效地反射来自于各种不同入射角度的可见光和近红外光,尤其是在入射角约为30°时,几乎可以反射掉所有的入射光。

(图片说明:撒哈拉银蚁毛发)

我们知道,阳光照射导致升温的原理,就是热辐射的导热机制,其能量传播的媒介就是光子。所以,尽可能地反射光子,就是降温的重要手段,撒哈拉银蚁就是在这样的机制下生存下来的。美国的一项研究表明,在同样的环境下,如果给一只撒哈拉银蚁剃了毛,其体温将会升高5-10℃。

所以,我国的科学家们希望能够借助这些小蚂蚁的降温机制,打造出一款帮助人们在夏天解暑的衣服。虽然都知道酷暑天气应该尽量留在室内,但人类是社会性动物,外出是不可避免的,所以这种新型的衣服将会在极大程度上缓解人们的痛苦。

浙江大学光电科学与工程学院马耀光教授介绍说,他们开发的这种超材料织物对太阳光光谱具有非常突出的反射效果。尤其是在经过分级形态设计后,这种衣服还可以拓宽随机结构的光谱响应范围,实现分波段波长的反射效果。另外,它在中红外波段的辐射效果也非常突出,这可以更好地帮助人体将热量散发出去。

研究报告指出:通过纳米材料的特殊排布方式,形成了一个“纳米迷宫”,阳光在这里经过多次折射、反射,最终被反射出去,这使得其反射率可以高达92.4%。

针对这两个说法,陶光明教授作了形象的比喻:这就相当于在身上穿了一面镜子,还外挂了一台空调。所谓的镜子,指的是这种织物可以很好地将阳光反射出去,虽然原理不同,但效果和镜子是一样的;至于所谓的空调,就是帮助人体将热量散发出去。

说了这么多,这种衣服的实际降温效果如何呢?

为了更加明显地进行对比,研究团队制作了一件特殊的背心,其中一侧是棉质的,另一半是超材料织物的,然后由受试者坐在太阳下进行测试。结果表明,覆盖超材料织物的人体表面温度降低了5℃左右,可以说非常明显。

他们还在模拟汽车上做了实验,结果不出意料,覆盖超材料织物的汽车模型内温度也要更低一点。

(图片说明:受试者穿着特殊的背心进行测试)

你可能会想:这种高科技的织物,肯定成本非常高,谁能穿得起呢?

这两点不用担心,马耀光教授指出:这种超材料织物的成本并没有想象中那么高,如果未来真的量产,那么成衣的售价可能和普通的衣服差不多,仅增加1%-10%。可以说,这基本上也不算太贵了(当然也可能是现在普通衣服价位也不便宜的缘故)。

这些理论说起来简单,但研究过程中,该团队遇到的瓶颈非常多。从纤维到编制,都遇到了各种各样的挑战。尤其在2020年,又遇到了疫情,更是让研究一度陷入停滞。

不过,这样的研究是值得的。未来,我们或将成为本次研究的受益者,在夏天的户外也没有那么痛苦。

(图片说明:近日,青岛的医务人员在脱掉防护服后展示湿透的衣服)

尤其是对于疫情过程中的医护工作者来说,这种材料尤其重要。我们几乎每天都能看到防疫工作者在夏天穿着厚厚的防护服,满身大汗,想想都替他们痛苦。如果这种衣服能够投入使用,对于他们来说绝对是一种拯救。

除了他们之外,还有很多类似需要穿工装的如环卫工作者、快递员、运动员等,都会非常渴望这样的技术投入使用。未来,已经不远了。

 
(文/小编)
 
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