由可翻转面料制成的衣服可以使穿着者保暖或凉爽并保持舒适

斯坦福大学的研究人员开发出一种可逆面料，无需花费精力或能量，无论天气如何，都能让肌肤保持舒适温度。

由材料科学与工程教授Yi Cui领导的团队创​​造了一种基于与日常厨房包装相同材料的双面面料。他们的面料可以温暖或冷却穿着者，取决于哪一面朝外。

该项目源于崔对能源效率的兴趣以及他在操纵纳米材料方面的专业知识。他认为如果人们在一定温度范围内感觉更舒服，他们可以节省空调和集中供暖的能量。

“为什么你需要为整栋建筑降温和加热?为什么不冷却和加热个别人?” 崔问道。

美国消耗的所有能源中有13%仅用于室内温度控制。但是，对于恒温器每调低1摄氏度(1.8华氏度)，建筑物可以节省高达10%的加热能量，而冷却则相反。将温度控制调节几度会对能耗产生重大影响。

冷却厨房包装

我们的身体有很多控制温度的方法。天冷时，我们皮肤上的毛发能够吸引暖空气。最终，我们可能会开始颤抖，在肌肉中产生更多的辐射热量。当天气炎热时，我们会从皮肤上释放热量作为红外线辐射，如果我们仍然温暖，我们就会开始出汗。远离我们身体的水蒸发带来大量的热量。但这些机制只在几度内有所帮助。超出我们的身体适应的温度范围，我们到达加热或空调的表盘。

2016年，该团队宣布了迈向解决方案的第一步：让身体的热量通过，冷却皮肤的面料。虽然它们的灵感来自透明的，不透水的厨房包装，但它们的新材料是不透明的，透气的并且保留了将红外辐射穿过身体的能力。与棉花样品相比，他们的面料在实验室测试中保持人造皮肤2℃冷却器 - 可能足以阻止人们接触风扇或建筑物恒温器。该团队的第一批纺织品可以为建筑工人节省20%至30%的总能源预算。

可逆的进步

“当我们想出冷却时，问题就出现了：你能加热吗?” 徐博士博士后说，他是最近一篇论文的第一作者。这是一个特别寒冷的冬天，他前往明尼阿波利斯举行的会议，手提袋上装满了大衣。他可以在一个拥挤的温暖的会议室和寒冷的街道上创造一件衣服吗?

Hsu意识到控制辐射可以双向工作。他堆叠了两层具有不同能力的材料以释放热能，然后将它们夹在冷却聚乙烯层之间。

一方面，铜涂层在聚乙烯层和皮肤之间捕获热量; 另一方面，碳涂层在另一层聚乙烯下释放热量。由于铜层面朝外，材料会在凉爽的日子捕获热量并使皮肤变暖。碳层面朝外，它会释放热量，使穿着者保持凉爽。

结合起来，夹层材料可以增加一个人超过10华氏度的舒适温度范围，而Hsu预测潜在的范围要大得多 - 接近25华氏度。如果居民穿着这样的纺织品，某些气候下的建筑物可能永远不需要空调或中央供暖。

实用聚合物

该团队表示，白色织物尚不耐用。

“理想情况下，当我们找到你想穿在皮肤上的东西时，我们需要把它变成纤维编织结构，”崔说。编织纺织品更坚固，更有弹性，更舒适，看起来更像典型的服装。但好消息是：他们已经开始测试，以确保他们的面料可机洗。

“从我的角度来看，这项工作确实突出了将热工程概念与纳米光子结构相结合以创造新颖功能的重大机遇，”参与这项工作的电气工程教授范珊辉说。

该团队的目标是创造一种易于制造，实用的纺织品，人们可以用它来节省全世界的大量能源。而且他们并没有就此止步 - 崔，徐和范设想带有医疗设备的服装，甚至还有娱乐印在面料上。

“我认为我们只看到许多创意可以从这种组合中出现，”范说。