冬天正面穿,夏天反面穿,真有冬暖夏凉的衣服?( 三 )

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自发热服饰——靠自己努力的打工人!
自发热服装不同于传统保暖服装 , 采用自发热材料与服装结合 , 使得服装的保暖作用由被动化为主动 。
自加热服装的加热思路与其他领域相似 , 包括太阳能加热、化学能加热、吸湿发热、光能发热、相变材料及电加热等不同形式的加热方式 。

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发热纤维的发热机理|图片来源[11]
其中 , 我们日常生活中最常见的就是电加热这种方式了 , 利用电流热效应发热 , 导电材料通电后 , 将电能转化为热能 。 对于电加热服饰来说 , 最核心的部分就是柔性电加热元件——电加热丝、电加热膜、电加热织物 。
综合来看 , 电加热织物具有轻薄透气、柔软舒适、安全稳定等优点 , 是研究和应用最为广泛的一种 。 导电材料可以简单分为金属导电材料、非金属导电材料和复合导电材料 , 例如:不锈钢、银、铜、碳材料、导电高聚物等 。 其中 , 碳纳米管加热片、石墨烯加热片的综合性能有很大的优势 。
但电加热服饰的发展仍存在一些有待优化和解决的问题 , 首先是物美价廉——涂层均匀、工艺简单的制备方法尚有待开发;其次是柔性电加热织物的保护与透气、透湿之间的矛盾尚有待解决 。 另外 , 电加热服饰的舒适程度也相对比较低 。
光能发热纤维顾名思义 , 可以吸收太阳辐射中不同波长光线的能量并转化为热能 , 或反射人体热辐射 。 纳米陶瓷锦纶短纤维编织物是一种新型的光能发热纤维 , 在光源照射30min后 , 比普通织物温度高3.41℃[12] 。
光发热和电发热都离我们的生活比较近 , 除此之外 , 材料相变会吸收或者释放热量 , 也是制作自发热服饰的一种比较有趣的方向 。 石蜡/PVA储能纤维和其他新型复合相变材料都属于相变调温纤维 , 具有双向调温的优势 , 但调温范围相对比较小 。
冷热双模纺织品——纺织品界内卷王
既然已经有了这么多种保温服饰的研发方向 , 那何不格局再打开一点 , 让服饰即保暖又凉爽呢?如果不需要能量输入的话 , 岂不是更加美滋滋?

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虽然这需求听起来有点“无理甲方” , 但你还别说 , 真有人做出来了…
比起传统加热或冷却 , 辐射热管理(Radiativethermalmanagement)可谓是自己努力、内卷他者的代表了 。 这种方法是指通过控制发射率、透射率和反射率 , 实现不同的传热控制 。
也就是说 , 温度变化方向你随便提 , 变化不到位就算我输 。 那么 , 接下来就让我们看看这种“双面神衣”的工作原理是什么样的吧!
对于织物的辐射热管理 , 大致可以分为两种设计思路——第一 , 通过设计透明(反射)织物 , 可以高度促进(抑制)辐射直接通过织物向周围环境的传输;第二 , 通过设计一种高(低)外表面发射率纺织品 , 大幅度地增加(减少)织物对环境的辐射发射 。

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双模纺织品原理图|图片来源[13]
第一种是通过将双层热发射器嵌入中红外-透明纳米多孔聚乙烯(nanoporouspolyethylene,nanoPE)中 。 这种双模纺织品可以通过在内侧和外侧之间切换 , 轻松地在加热和冷却模式之间切换 , 并且不需要电能或其他外部能量的输入 。
在这种结构中 , 双层热发射器在织物正反两面的厚度不同 。 由于nanoPE是红外透明的 , 这一侧的发射器与周围环境的热辐射不受到任何阻碍 。 同时 , nanoPE还起到调节热发射器与皮肤距离的作用 。
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