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无源制冷光学超材料织物----实现零能耗的户外防护

发布时间21/07/19
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 人们在生产和作业时不可避免地需要暴露在高温暴晒的室外环境,实现零能耗的户外防护成为人们迫切的需求。如何高效率、低能耗地避免此类热应激对人体造成的伤害,同时解决户外极端高温问题。据此,华中科技大学陶光明教授和浙大马耀光教授基于智能可穿戴的无源降温技术,开发了一种无源制冷光学超材料职务,在阳光直射的户外高温环境下,实现了以实现高效的户外个人热管理,可为所有人降温。该工作发表于国际顶级期刊Science”。
 

 陶光明团队和马耀光团队基于辐射制冷的原理和形态分级的设计理念,聚焦与人们日常生活最密切不可分割的服装,研发了在阳光直射的室外环境下可无源使用的随身“空调”——无源制冷光学超材料织物。无源制冷光学超材料织物具有分级形态结构,根据织物空间结构、纤维结构、以及纤维内部纳米结构,在不同的空间、不同的尺度上进行分级,形成了一种宏观有序,微观随机的形态学分级体系。研究团队将光电超材料技术与批量纤维制备技术相结合,选用绿色环保、生物可降解的聚乳酸(PLA)为纤维原料,引入特定波段光学新特性,获得了均匀连续的超材料纤维,同时纤维强度足以利用缝纫机在商用面料上进行任意文字和形状的绣花。通过人体皮肤测试,超材料织物相较于商用白色棉织物,其最高降温可超过4 ℃。超材料织物在阳光直射的室外环境下展现了显著降温效果,如同无源轻便地随身空调,给使用者极大的凉爽舒适感。

 

 在成本方面,研究团队将新材料引入纤维内部,纤维成本仅增加10%左右,在这种极小的成本差异下却能带来优异的降温性能,可造福每个有防护降温需求的人。超材料织物具有面料所拥有的一切特点,触感柔软亲肤,舒适透气。纤维或织物形态可通过刺绣、裁剪和缝纫融入到我们日常生活的相关商业产品中,普适性强;并且在实际使用时能适应任意物体表面,比如防晒服、帐篷、汽车罩、伞或保护任何暴露在天空下、受到阳光伤害的人和物体。超材料织物的主要目标人群包括运动员、警察、清洁工、快递员和医护工作者们。

 

 2021年5月,在山东青岛举办的首届高等学校科技创新大会上,零能耗光学超材料制冷织物项目受邀参加高校科技创新成果展,为建党100周年献礼。该项研究也真的体现了从基础研究铺到产业化的科研,从源头创新突破,推动纤维新材料向功能化、智能化、绿色化发展,推进产业基础高级化,构筑产业体系新支柱。实现了习近平总书记所强调的要“打好产业基础高级化、产业链现代化的攻坚战”。