生鱼皮激发了新一代太空毯的落地,智能服装帮

2019-08-30 作者:科技展览   |   浏览(81)

智能服装帮人体适应环境

加州大学欧文分校工程师们从隐身海洋生物的皮肤中汲取设计灵感,开发出了下一代自适应太空毯,让用户能够控制自己的体温。2019年4月29日发表在《自然通讯》(Nature Communications)上的一项研究详细介绍了这项创新。UCI化学和生物分子工程学副教授Alon Gorodetsky说:超轻太空毯已经存在了几十年了(你可以看到马拉松运动员在比赛后把自己裹在毯子里以防止身体热量的流失)但它的主要缺点是这种材料是静态的。

本报讯 在美国能源部的资助下,该机构高级研究计划署的研究人员正在研究一种衣服,可以根据环境和穿戴者的体温适应热力性能。通过改变服装构造或是向身体传输热量及带走热量,这种服装可以让人们在很宽泛的外部温度中感到温度舒适宜人。

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这种热能可以通过3种方式移动:一是通过传导,即通过材料中的原子进行能量传递;二是通过对流,即通过高能原子在环境中移动;三是辐射,让热能像电磁波那样移动。服装可以通过改变向人体传播的辐射量或是空气流通容易程度控制热量。

研究人员制作了一个具有可变特性的版本,这样就可以控制有多少热量被捕获或释放。UCI研究人员从各种各样的鱿鱼、章鱼和墨鱼身上得到了设计灵感,它们利用自己适应、动态皮肤在水生环境中茁壮成长。头足类动物通过快速改变颜色来伪装自己的独特能力,在一定程度上要归功于一种叫做色素团的皮肤细胞,它可以瞬间从微小的点变成扁平的圆盘。UCI化学与生物分子工程专业的研究生、该研究的第一作者Erica Leung说:我们在工作中使用了类似的概念,有一层彼此相邻的微小金属‘岛屿’。

加州大学Alon Gorodetsky团队正在尝试控制辐射热量的方法。“我们正在从鱿鱼和头足类动物身上获取灵感,这些动物都具有这种令人惊叹的伪装本领。”他说。

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鱿鱼可以利用皮肤中的一种混合蛋白质改变反射可见光的能力。该团队正在把这种技术应用于热量波段更长的红外波长。“我们正在借助这种技术用于研究可以调控物体温度辐射的材料。”Gorodetsky说,他并未透露其团队如何实施这种类似头足类动物辐射控制的技术。

UCI化学与生物分子工程副教授alon Gorodetsky和该系研究生Erica Leung已经发明了一种新材料,可以根据需要捕捉或释放热量。图片:Steve Zylius / UCI

康奈尔大学Jintu Fan团队采取的则是一种不同的方法,该团队通过一系列镶嵌在贴身内衣上的极小的管道网络,控制热空气和冷空气流通。“在它的外面,你可以随心所欲穿自己喜欢的服装。”Fan说。

在放松的状态下,这些岛屿聚在一起,材料反射和捕捉热量,就像传统的聚酯薄膜太空毯。当这些材料被拉伸时,这些岛屿就会分散开来,使得红外辐射得以通过,热量得以逃逸。想到了这种新型材料的更多应用:作为建筑的反射性嵌入物,提供一种能适应不同环境条件的保温层;制作出特别适合户外居住的帐篷;并对有价值的电子元器件进行有效的温度管理。Gorodetsky表示,服装将是这种新型仿生材料的特别合适的应用。Gorodetsky与运动服装制造商Under Armour Inc.的研究项目合作。

《中国科学报》 (2016-01-26 第2版 国际)

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人们在办公室里感到舒适的温度因人而异,一个人在21℃时可能没问题,而坐在旁边桌子上的人可能更喜欢24℃,该发明可能会使衣服适应室内每个人的舒适,这可能会节省30%到40%的供暖和空调能源使用。那些把自己裹在太空毯子里的马拉松运动员,可能可以在一个集成了服装的用户界面上输入一个数字,以达到所需的热舒适水平,优化比赛期间和赛后的恢复。其他优点还包括材料的重量轻、易于操作、制造成本低以及耐用性,它可以被拉伸数千次,并恢复到原来的状态。

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博科园-科学科普|研究/来自: 加州大学欧文分校

参考期刊文献:《自然通讯》

博科园-传递宇宙科学之美

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