冷天終于過去了,北方也停暖氣了,終于可以開始擔心夏天怎么過了!
話說人類科技發展這么久,為啥就沒發明能穿上身的空調呢?夏天總呆在空調房里也不是事兒,出門是免不了的,但除了帽子上那種小風扇,似乎還沒有真正能像空調那樣降溫的。
有這種抱怨的人肯定不止我一個,而科學家早已經在研發了,據說現在已經搞出了“空調纖維”,下一步估計就是織衣服了!
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光明日報3月16日報道,北京大學材料科學與工程學院教授鄒如強團隊,日前在《自然·通訊》發布成果,宣稱搞出了“智能調溫纖維”。這是一種相變材料,“就像藏在布料里的‘智能空調’:外界溫度高了,它就把熱量悄悄吞掉存起來;溫度降下來,它再把熱量慢慢吐出去。有了它,衣服成了一座可以自動調節溫度的微型氣候站。”
說起相變材料并不稀奇,比如水就是一種相變材料,由液態變成固態時放熱,由固態變成液態時吸熱。空調的原理本質上也是相變,靠著工質的蒸發、冷凝來調節溫度。但我們不可能把常規的空調工質穿在身上,首先它是液態的,其次它還需要耗電。所以要把空調穿上身,大致要解決兩個問題,一是不能“漏水”,而是要解決供能問題。
其實不漏水的相變制冷,或者說“固態相變制冷”,目前已經不稀奇。它不是靠固液或固氣之間的相變制冷,而是通過施加磁場或壓力,讓固體實現內部相變。2025年8月,中科院金屬所就發現了一種名為六氟磷酸鉀(KPF6)的無機塑晶材料,可實現“全溫區壓卡效應”,能從室溫(約25℃)一直降溫到液氦(-269℃)溫區,是迄今為止唯一的全溫區固態相變制冷材料。不過這種材料用的是壓卡效應,而施加壓力也需要耗能,做成衣服穿身上估計得一直捶打自己才能制冷,并且這種材料至今沒有傳出做成紡織纖維的消息。
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除了“固態相變制冷”,還有一條思路是熱電材料,它能實現熱能和電能之間的轉換。當材料兩端有溫差時,可以利用溫差發電,這叫塞貝克效應。反過來通電時,它會在兩端形成溫差,一頭冷一頭熱,這稱為帕爾貼效應。這條思路其實是可行的,只要帶一個“光伏帽子”給熱電材料供電,空調就上身了。而在今年3月份,中國科學院化學研究所在《科學》上發表了一項成果,發明了一種新型柔性熱電薄膜,熱電性能刷新同類材料的世界紀錄,可以為可穿戴設備自供電,還可以做貼片式制冷。這個材料,離做成“隨身空調”其實已經不遠了。
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而這次北京大學材料科學與工程學院教授鄒如強團隊發明的智能調溫纖維,看上去比前兩者更妙,因為他技術就是奔著做衣服去的——拉伸至原長十五倍也不會斷裂,可直接兼容商用紡織設備,在剪裁、縫紉、織造等環節中無縫銜接,加工完好率超過98%。
這種材料制冷的原理,看上去也是固液相變,但科研人員通過往材料里摻入微量的碳納米管,構建出一種“三維互穿聚合物網絡”,可以把負責吸熱放熱的相變小分子精準地約束其中,“即便溫度升高,相變小分子熔化為液體趨向流動時,也會被籠子牢牢鎖住,一滴都漏不出來。”
但一聽到碳納米管,我估計這“衣服”肯定不便宜。另外這衣服看上去不需要供能,而只是通過儲熱來降低溫度,據稱“比普通聚酯纖維馬甲表面溫度可降低8℃”。不耗能是好事,但靠儲熱調節溫度可能面臨另一個問題,就是熱量儲存到極限時,可能會失去調溫作用。那么到時候估計很誕生一個新概念——“衣服續航”。大夏天大爺大媽跳廣場舞,都會先問彼此的“制冷續航”,續航最久的老頭能跳到最后,肯定特受大媽歡迎!
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