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科學家發明了一種智能織物,將光轉化為熱量,並可以在陽光下10分鐘後將溫度提高超過54華氏度(30攝氏度)。新材料可用於設計用於非常寒冷的溫度的服裝。
吸收陽光並將其轉換為熱量的專門納米顆粒嵌入了新材料中,該材料去年年底在該期刊上描述了。同時,摻入纖維中的溫度響應染料可逆地改變顏色,從而使用戶可以視覺監測溫度波動。
保持體溫
多年來,科學家一直設計可穿戴加熱器,以幫助在寒冷的環境中保持舒適的體溫。這樣的織物可以用於山地救援設備甚至寵物服裝中,但是現有的設計通常依賴於昂貴的組件,例如金屬納米材料或繁瑣的電池供電加熱元件。
為了解決這些問題,化學工程師Yuning Li他在加拿大滑鐵盧分校的團隊都將光熱聚合物展示為塑料樣的材料,可將光轉化為熱量。
兩種聚合物(PANI)和聚多巴胺(PDA)的納米顆粒嵌入熱塑性聚氨酯(PTU)纖維的基質中,這是一種廣泛用於生產防水服裝和運動服的材料。該團隊還將各種溫度響應性(熱色素)染料摻入旋轉過程中,從而產生一系列纖維,這些纖維隨著材料溫度的升高而改變顏色。
這些新旋轉的纖維很容易被編織成織物,團隊編織了一件小毛衣,供泰迪熊測試智能材料的特性。在暴露10分鐘後,紅色跳線達到了令人印象深刻的128.3 F(53.5 C)。隨著溫度的升高,紅色染料分子改變了化學結構,導致它們變白。
李在一封電子郵件中對Live Science表示:“融合的納米顆粒在吸收一系列波長的陽光方面非常有效。” “當陽光擊中這些納米顆粒時,它們會通過稱為光熱轉化的過程吸收能量並將其釋放為熱量。”
這項研究稱,智能面料具有柔軟的彈性質地,該材料即使在25次洗滌後,材料也可以延伸到其原始尺寸的五倍,並保留其顏色和溫度變化的特性。李說:“我們優先考慮耐久性,確保織物可以在保持其創新特性的同時承受重複使用和環境暴露。”
該團隊正在努力為商業製造準備材料,但是他們仍然必須進行進一步的測試,才能獲得廣泛使用。
李說:“這項研究的下一步集中在降低生產成本,擴大製造過程,並確保纖維可以安全地延長皮膚接觸。”
編者註:這個故事的標題於2月3日星期一美國東部時間下午1:11更新,以指出該織物的加熱超過50度,而不是50度。