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越熱越涼爽:石墨烯打造的新型紡織物有多神奇?為什麼會這樣?


曼徹斯特大學的科學家們已經開發出一種新型智能紡織品,這種紡織品可以製成適應性服裝,從而使穿著者可以在天熱的時候讓裡面保持涼爽,反之亦然。

這種材料通過使用石墨烯來實現這一點,石墨烯可以通過調節來改變紡織品的熱輻射,研究小組認為這種技術還可以應用在高級顯示器乃至太空衣上。

這種材料能夠通過微小的電流傳導到嵌入材料的石墨烯層上。這可以改變通過材料表面發出的紅外輻射的數量,在一個演示中,其能可以用來屏蔽紅外攝像機對人的手的熱信號。現在,該團隊正著眼於其可調紡織品的積極作用。

研究小組通過製作一件衣服原型演示了這種動態熱輻射控制。但他們設想這種能力可以用到其他各種用途,比如交互式顯示甚至自適應太空衣。近期,該團隊希望探索其解決軌道衛星面臨的極端溫度波動的潛力。

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科學家創造出高強度納米纖維材料耐熱性比凱夫拉好20倍

據報導,凱夫拉(Kevlar)和特瓦倫(Twaton)是著名的堅韌材料,但在強度、耐熱性和重量之間需要做出一點權衡。現在,哈佛大學的研究人員已經創造了一種新的納米纖維版本的材料,它具有同樣的強度,但更加隔熱。該研究發表在((Matter))雜誌上。

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Kevlar和Twaron的保護性能來自於它們的分子結構,而改變這種結構就會改變它們的有效作用。對於機械打擊,如防彈背心,材料會呈現出高度有序的結構,從而使其能夠重新分配力量。保溫材料具有更多的多孔結構,可以最大限度地減少通過的熱量。

通常情況下,由於材料的基本特性,設計用於保護肢體免受極端溫度和伴隨爆炸的致命彈丸的設備一直很困難。強度足以抵禦彈道威脅的材料無法抵禦極端溫度,反之亦然。結果,當今的大部分防護裝備是由多層不同的材料組成的,從而導致笨重而沈重的裝備,如果戴在手臂和腿上,將嚴重限制士兵的行動能力。現在研究人員開始將兩種類型的材料合二為一。

研究人員能夠調整起始聚合物液體的粘度,使最終的線程具有所需的特性。最後,他們能夠生產出長長的、排列整齊的納米纖維片,它們之間有很多孔隙。下一步,他們必須測試納米纖維片是否真的對彈道和熱量都有保護作用。在向堆疊的片材發射類似BB彈的彈丸的測試中,研究小組發現,新材料和普通的Twaron編織材料一樣耐用。「雖然還有改進的餘地,但我們已經突破了可能的界限,並開始向這種多功能材料領域發展,」Gonzalez說。

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