超材料织物对人体体表降温近5℃具有优异的可穿戴性
发布时间:2021-07-12 09:10:44 文章来源:科技日报
7月11日,记者从华中科技大学获悉,该校陶光明团队与多个科研单位交叉学科创新,突破性地研发了一种具有形态分级结构、可大批量制备的光学...

7月11日,记者从华中科技大学获悉,该校陶光明团队与多个科研单位交叉学科创新,突破地研发了一种具有形态分级结构、可大批量制备的光学超材料织物(以下简称超材料织物),相较于白色棉织物,该织物对人体体表降温5℃,具有优异的可穿戴,并与整个纺织行业相兼容,适合大规模推广制备和产业化应用。

基于辐射制冷的原理和形态分级的设计理念,团队提出了一种形态分级结构的超材料织物,根据织物空间结构、纤维结构,以及纤维内部纳米结构,在不同空间、不同尺度上进行分级,形成了一种宏观有序、微观随机的形态学分级体系。根据该结构设计,将从太阳辐射波段到中红外波段(0.3—25微米)的光谱分为三段,交由超材料织物中的不同级次响应,最终实现紫外、可见、红外及中红外波段的宽光谱精准调控,有效避免不同波段光谱的串扰,优化光谱响应效率。

研究团队将光学超材料技术与批量纤维制备技术相结合,选用绿色环保、生物可降解的聚乳酸为纤维原料,获得均匀连续的超材料纤维。在此基础上,进一步利用纺纱织造和层压技术,得到的超材料织物在太阳光波段(0.3—2.5微米)具有92.4%反射率、在中红外波段(8—13微米)具有94.5%反射率,并且具有低成本、绿色环保、可产业化等优势。

经严格的测试,在无源条件下,超材料织物可实现全天低于环境温度2—10℃的良好制冷效果。借助大气透明窗口(8—13微米)增强热量与外部寒冷空间的热交换,并对整个太阳辐射波段(0.3—2.5微米)实现高效的阻挡。

在正午时段的模拟人体皮肤测试中,相较于同色的商用织物(棉、氨纶、雪纺、麻),超材料织物下的模拟皮肤温度可降低5—7℃。在对汽车模型的降温测试中,覆盖超材料织物的模型内部温度相较于市售车罩可降温27℃,相较于无织物覆盖的模型可降温30℃。(记者吴纯新刘志伟通讯员高翔)

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