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華中科技大學團隊研發出超材料織物 穿上它可降溫近5℃
2021-07-12 10:45:44來源:科技日報編輯:李燕責編:石麗敏

  原標題:穿上它可降溫近5℃ 一種分級結構超材料織物面世

  7月11日,記者從華中科技大學獲悉,該校陶光明團隊與多個科研單位交叉學科創新,突破性地研發了一種具有形態分級結構、可大批量製備的光學超材料織物(以下簡稱超材料織物),相較于白色棉織物,該織物對人體體表降溫近5℃,具有優異的可穿戴性,並與整個紡織行業相相容,適合大規模推廣製備和産業化應用。

  基於輻射製冷的原理和形態分級的設計理念,團隊提出了一種形態分級結構的超材料織物,根據織物空間結構、纖維結構,以及纖維內部納米結構,在不同空間、不同尺度上進行分級,形成了一種宏觀有序、微觀隨機的形態學分級體系。根據該結構設計,將從太陽輻射波段到中紅外波段(0.3—25微米)的光譜分為三段,交由超材料織物中的不同級次響應,最終實現紫外、可見、近紅外及中紅外波段的寬光譜精準調控,有效避免不同波段光譜的串擾,優化光譜響應效率。

  研究團隊將光學超材料技術與批量纖維製備技術相結合,選用綠色環保、生物可降解的聚乳酸為纖維原料,獲得均勻連續的超材料纖維。在此基礎上,進一步利用紡紗織造和層壓技術,得到的超材料織物在太陽光波段(0.3—2.5微米)具有92.4%反射率、在中紅外波段(8—13微米)具有94.5%反射率,並且具有低成本、綠色環保、可産業化等優勢。

  經嚴格的測試,在無源條件下,超材料織物可實現全天低於環境溫度2—10℃的良好製冷效果。借助大氣透明窗口(8—13微米)增強熱量與外部寒冷空間的熱交換,並對整個太陽輻射波段(0.3—2.5微米)實現高效的阻擋。

  在正午時段的模擬人體皮膚測試中,相較于同色的商用織物(棉、氨綸、雪紡、麻),超材料織物下的模擬皮膚溫度可降低5—7℃。在對汽車模型的降溫測試中,覆蓋超材料織物的模型內部溫度相較于市售車罩可降溫27℃,相較于無織物覆蓋的模型可降溫30℃。(科技日報記者吳純新 劉志偉 通訊員高翔)

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