有了这种新布料,不开空调也凉爽 科学人

酷热的夏天依然余韵未消，在炎炎夏日，人们恨不得24小时与空调相伴，哪怕是轻薄的夏装，穿起来都嫌热。夏天的衣服，还能做得更凉快一些吗？最近，《科学》期刊上发表的一种新型布料或许能满足你的要求——它穿起来会比普通衣料要凉快得多[1]。

斯坦福大学的研究人员研发了这种超级“凉爽”的纳米多孔聚乙烯（NanoPE）布料。它可以达到与传统衣料相当的透气性和耐穿性，还能让人们在夏天保持更舒适的体表温度。在模拟实验中，这种新材料显示出了优异的散热性能：在模拟皮肤发热的装置上覆盖NanoPE材料之后，表面温度只会上升0.8℃，而同样条件下，棉布（单面针织布）则会令温度增加3.5℃，而另外一种高密度聚乙烯纤维制成的无纺布材料也会令温度增加2.9℃。

而凉爽的秘密在于，这种材料在阻挡可见光的同时，能够让人体自身产生的热辐射轻松透过。

使用了NanoPE的布料可以阻挡可见光（黄色），同时让人体产生的热辐射（红色）透过。图片来自：YI CUI GROUP/STANFORD UNIVERSITY

棉布之类的普通布料可以通过织物上的“网眼”进行对流来散热，但是在热辐射方面，它们对于散热是不利的。人体不断向外散发着中红外线波段的热辐射，而一般的布料不仅会阻挡可见光，也会将这些热辐射截住。

而聚乙烯薄膜可以让红外光透过，但是直接用它来做衣服显然是不行的：它缺乏透气性，而且可见光也会透过去，人们总不能穿件全透明的衣服上街吧。

而这一次，研究者们制造出了具有特殊的多孔微观结构的聚乙烯材料（NanoPE），这种材料在保留对红外光透过的同时，让聚乙烯也具备了做成衣料的潜力。

在NanoPE材料中，分布着许多连通的孔隙，它们的直径从50 到 1000纳米不等。这个孔隙的直径范围涵盖了可见光波长的范围（400~700 nm），因此它会让可见光发生明显的散射，这使得材料变得不透明，而且也减少了外界光照的升温作用。而同时，孔隙直径又远小于人体自身产生的红外热辐射波长（7~14 μm），因此，它依然对这些红外光保持着良好的透过率。测试显示，nanoPE材料可以让96%的红外热辐射穿透，而棉布只能允许1.5%透过。

普通织物、普通聚乙烯与纳米多孔聚乙烯材料的性能对比。图片来自原论文

其实，NanoPE最早是用在锂离子电池里作为隔离材料的。为了让它更适合穿着，研究人员对材料进行了更多改进。

图片来自原论文

研究者们用聚多巴胺（PDA）涂层对散热材料进行了亲水性处理，这增加了NanoPE的毛细作用效果，这样它就能更好地排除汗水。而棉线网布的加入，也使得织物强度增加，变得更加耐用。

于是，最终我们就得到了这款兼具散热性、透气性、排水性和耐穿性的凉爽布料。

图片来自：YI CUI GROUP/STANFORD UNIVERSITY

未来，这款材料不仅可以用作散热极佳的衣料来加工各种衣物，还可以用在野外的帐篷，以及露天停放的车辆遮阳罩，甚至可以用在啤酒大棚等户外设施中。良好的散热也可以减少空调的使用需求，这对节约能源也很有好处。

接下来，研究者们还需要改进这种材料的舒适度，并让它们变得足够经济。有了这种新布料，或许我们不必再整天开着空调，就可以拥有清凉的夏天了。

（编辑：窗敲雨；排版：Sol_阳阳）

参考资料：P.C. Hsu, A.Y. Song, P.B. Catrysse, et al. Radiative human body cooling by nanoporous polyethylene textile. Science  02 Sep 2016: Vol. 353, Issue 6303, pp. 1019-1023 DOI: 10.1126/science.aaf5471

本文作者：漫科普

关注大众科学、前沿科技。

微信公众号“漫科普”（ID：mankepu2015）