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科学家发明了一种智能织物,将光转化为热量,并可以在阳光下10分钟后将温度提高超过54华氏度(30摄氏度)。新材料可用于设计用于非常寒冷的温度的服装。
吸收阳光并将其转换为热量的专门纳米颗粒嵌入了新材料中,该材料去年年底在该期刊上描述了。同时,掺入纤维中的温度响应染料可逆地改变颜色,从而使用户可以视觉监测温度波动。
保持体温
多年来,科学家一直设计可穿戴加热器,以帮助在寒冷的环境中保持舒适的体温。这样的织物可以用于山地救援设备甚至宠物服装中,但是现有的设计通常依赖于昂贵的组件,例如金属纳米材料或繁琐的电池供电加热元件。
为了解决这些问题,化学工程师Yuning Li他在加拿大滑铁卢分校的团队都将光热聚合物展示为塑料样的材料,可将光转化为热量。
两种聚合物(PANI)和聚多巴胺(PDA)的纳米颗粒嵌入热塑性聚氨酯(PTU)纤维的基质中,这是一种广泛用于生产防水服装和运动服的材料。该团队还将各种温度响应性(热色素)染料掺入旋转过程中,从而产生一系列纤维,这些纤维随着材料温度的升高而改变颜色。
这些新旋转的纤维很容易被编织成织物,团队编织了一件小毛衣,供泰迪熊测试智能材料的特性。在暴露10分钟后,红色跳线达到了令人印象深刻的128.3 F(53.5 C)。随着温度的升高,红色染料分子改变了化学结构,导致它们变白。
李在一封电子邮件中对Live Science表示:“融合的纳米颗粒在吸收一系列波长的阳光方面非常有效。” “当阳光击中这些纳米颗粒时,它们会通过称为光热转化的过程吸收能量并将其释放为热量。”
这项研究称,智能面料具有柔软的弹性质地,该材料即使在25次洗涤后,材料也可以延伸到其原始尺寸的五倍,并保留其颜色和温度变化的特性。李说:“我们优先考虑耐久性,确保织物可以在保持其创新特性的同时承受重复使用和环境暴露。”
该团队正在努力为商业制造准备材料,但是他们仍然必须进行进一步的测试,才能获得广泛使用。
李说:“这项研究的下一步集中在降低生产成本,扩大制造过程,并确保纤维可以安全地延长皮肤接触。”
编者注:这个故事的标题于2月3日星期一美国东部时间下午1:11更新,以指出该织物的加热超过50度,而不是50度。