一种由可正反两用的纺织物制成的新型纺织品既能让穿着者暖和或凉爽还能感到舒适。两层具有不同释放热能的能力的材料叠加在一起并夹在聚乙烯层之间。图片来源:崔毅团队

斯坦福大学的研究人员开发出了一种双面纤维结构，无需花费力气或能源，无论天气如何都可以让皮肤保持舒适的温度。

在11月10日出版的《科学进步》杂志上，材料科学与工程专业的崔毅教授领导的研究小组，用与日常厨房包装相同的材料制造出了双面纺织物。他们创造出的新型纺织物可以使穿着者感到温暖或凉爽，这要取决于哪面朝外。

这个研究项目来源于崔毅对能源效率的兴趣以及他在使用纳米材料方面的专业经验。他认为如果人们使用这种材料做的衣服能在一定的温度范围内感觉更加舒适，那么他们就可以将空调和集中供暖的能源节省下来。

崔毅问：“你为什么要给整栋大楼降温或加热呢?为什么你不给个人降温或加热呢?”在美国消耗的全部能源中，有13%是专门用于控制室内温度的。但是，温度每下降1摄氏度（1.8华氏度），建筑物就可以节省高达10％的热能，冷却也是一样。温度调节仅仅几度就会对能耗有重大影响。

可降温的厨房保鲜膜

我们的身体有很多控制体温的方法。寒冷的时候，我们皮肤上的毛发就会直立起来捕捉温暖的空气。最终，我们可能会开始发抖，这样在我们的肌肉中就会产生更多的辐射热量。当肌肉很热的时候，我们的皮肤就会以红外线的形式释放出热量，如果我们还很热的话，就会开始出汗。水从我们身体蒸发带走了大量的热量。但这些原理只能改变几度温度。在我们的身体能够适应的温度范围之外，我们就寻求暖气或空调的帮助。

2016年，研究团队宣布了解决方案的第一步:可以让身体的热量透过的纺织品给皮肤降温。虽然他们的灵感来自于透明但不透水的厨房保鲜膜，但他们的新材料不透明且透气，并保留了可以让红外线辐射穿过身体的能力。在实验室测试中，他们的纺织物与棉花样品相比保持着人工皮肤的温度，可能足够凉爽或保暖，使得人不再去用风扇或恒温器。该研究团队发明的第一个纺织品就可以节省满是员工的建筑20-30％的能源总预算。

双面纤维的研究进展

论文的第一作者，博士后徐伯均说：“就在我们发现冷却的时候，问题来了:能进行加热吗?。”这是一个特别寒冷的冬天，他带着一个装满大衣的随身行李前往明尼阿波利斯参加一个会议。他能不能创造出一件衣服，让他既可以在一个拥挤还暖和的会议室里还可以在寒冷的街道上感到舒适呢?

徐意识到控制辐射可以双向工作。他将不同散热性能的两层材料叠加在一起，然后将它们夹在冷却的聚乙烯层之间。夹层材料可以使人的舒适温度范围提高10华氏度以上，而徐预测其潜在的温度范围更大——接近25华氏度。居民们如果穿着这样的纺织品，有些地方的建筑可能根本就不需要空调或中央供暖。

实际中的聚合物

该研究团队说，这种白色的纺织物还不太适合穿。崔说:“理想情况下，当我们打算得到想要穿在皮肤上的东西时，我们需要把它做成由纤维编织的结构。”这样编织的纺织品更结实，更有弹性并且更舒适，看起来更像普通的衣服。但好消息是:他们已经开始通过测试来确保他们的布料可以用机器清洗。

参与这项研究工作的电气工程专业教授范善辉说：“从我的角度来看，这项研究工作确实强调了将散热工程概念与纳米光子结构结合在一起创造新功能的重要机会”。

该研究团队的目标是制造出一种易于制造且实用的纺织品，人们可以用它来节省世界各地大量的能源。他们也不止步于此——崔、徐和范教授设想服装上可以有医疗设备，甚至将娱乐装置都印在衣服上。

范说，“我认为我们仅仅是看到了许多创造性思维的开始，这些富有创造性的想法可以从这些结合中迸发出来。”

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